书城自然科学物理中的奥秘
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第18章 火车启动为何要撞击车厢

坐过火车的人,大多有撞击的体会,就是火车头在开动之前,通常都要撞击一下车厢,这是为什么呢?不知道吧!没关系,先给你讲一个发生在上海的真实故事,你就会明白。这是20世纪50年代发生在上海一家工厂里的事情。这家工厂在市郊,拥有一个专用铁路线,这日,在专用铁路线上停着一节平板车,车上的东西也不复杂,只载着一个约300吨重的大型机器。火车头通过岔道调转车头,准备把这个“大块头”拉走。机车开足了马力,使出“九牛二虎之力”,也没有拉走平板车。调度员只看到,机车出力“呼呼”叫,它的轮子在铁轨上打滑,而平板车却“我自岿然不动”,气得火车头直“哼哼”。

调度员心里的疑问,如同那“十五个水桶打水,七上八下”,他想:“一台机车一般能拉得动几千吨货物,为什么拉不动这不过300吨重的平板车呢?”这件事真有些让人费解。

“一台机车不行,再加一台总可以了吧!”调度员这么想,于是,他真的又调来一台机车,让两台机车齐心协力,一起拉平板车,这次更出乎他的想象,平板车仍然纹丝不动,这可如何是好?很显然,他不可能再去调一台机车,也没有机车可调,怎么办?他急得直抓头,陷入了深深的苦恼之中。有好几个人替他想办法。但不是“太原始的”笨办法,就是“想象力‘太丰富”,不切合实际。一位资深的火车司机说,他曾经同时拉过类似的平板车,还加好几节车皮。于是,这位司机成了“临时指挥员”,他让调度临时拉来6节车皮,挂在平板车前,每节车皮里还装了30吨的废钢,最后,再挂在火车头上,说来也怪,只用一台机车,毫不费力地就把6节车皮和那个300吨重的平板车欢快地拉走了,车轮撞击着铁轨,发出“哐当、哐当”的美妙的声音。

这个故事折射出一个什么现象呢?两个字:惯性。

一说到惯性,有人就一定会指着闪电般从你身边开过的各种各样的汽车,开得那么快,它的惯性一定很大。如果你看到的是一列火车,看到火车庞大的身躯,发出震耳欲聋的轰鸣声,从你面前风驰电掣开过时,你一定想这比汽车惯性可大多了。在火车与汽车运行速度的比较中,谈到惯性,你很可能会得出这样一个结论,就是速度越大惯性越大。这确实是一个有视觉造成的误解。

有一位物理老师,为了说明惯性,他在操场上放两个工地上用的小车,一辆是空的,一辆是满的。他让同学们去推推看,同学们都说:“空车好推,重车推不动。”

“为什么空车好推,重车推不动呢?”物理老师总结道:“重车比空车惯性大。可以说,质量重的物体惯性大,质量轻的物体惯性小。”

现在又要回到前面所说的故事,有人会问:一辆平板车300吨,显然要比一辆平板车加6节车皮要轻的多,那为什么,一辆机车把一辆平板车加6节车皮,轻轻地一拉就走了,而那一辆平板车,两辆机车都拉不走呢,难道有什么神力在暗中相助吗!显然不是。

平板车和6节车皮之间,存在着一定的间隙,机车拉动时,先拉动第一节车皮,带动后,再拉动第二节车皮,第一、第二节车皮带动后,再拉动第三节车皮,以此类推,当车头拉动第六节车皮时,6节车皮与机车形成一个整体,以这样的重量再去拉平板车就容易多了,道理就这么简单。现在可以回答为什么火车起动时,火车头需要撞击车厢的问题。因为火车在静止时,机车和十几节车厢形成了一个拉紧的整体,惯性也大。机车一撞击车厢,使这个整体结构遭到破坏,整体惯性变成以车厢为单位的惯性,整体变成了松散的“个体”,然后,个个击破,机车再一节一节地带动车厢就容易多了。