Science >> Wetenschap >  >> Energie

Hoe wordt mechanische energie langs het spoor omgezet in thermische energie?

Terwijl een trein over een spoor beweegt, dragen verschillende factoren bij aan de omzetting van mechanische energie in thermische energie:

1. Wrijving :Wrijving is de belangrijkste oorzaak van energieverlies in treinen. Terwijl de wielen van de trein draaien en langs de rails rollen, ervaren ze wrijving met het spoor. Deze wrijving genereert warmte, waardoor mechanische energie wordt omgezet in thermische energie. De hoeveelheid geproduceerde warmte hangt af van de wrijvingscoëfficiënt tussen de wielen en de rails, evenals van de kracht die de trein op het spoor uitoefent.

2. Aërodynamische weerstand :Terwijl de trein door de lucht beweegt, ondervindt hij weerstand die bekend staat als aerodynamische weerstand. Deze weerstand wordt veroorzaakt door de botsing van luchtmoleculen met de voorkant van de trein. Om de luchtweerstand te overwinnen, moet de trein kracht uitoefenen, wat resulteert in de omzetting van mechanische energie in thermische energie als gevolg van luchtwrijving.

3. Rolweerstand :Rolweerstand is een andere factor die bijdraagt ​​aan het energieverlies in treinen. Het verwijst naar de weerstand die de wielen ondervinden als ze over de rails rollen als gevolg van de vervorming van de rail en het wiel zelf. Om de rolweerstand te overwinnen moet de trein kracht uitoefenen, wat leidt tot de opwekking van warmte en de omzetting van mechanische energie in thermische energie.

4. Interne weerstand :Interne weerstand in de mechanische componenten van de trein, zoals lagers, tandwielen en koppelingen, draagt ​​ook bij aan energieverlies. Deze componenten ondervinden wrijving en andere vormen van weerstand terwijl ze bewegen, waardoor warmte ontstaat en mechanische energie wordt afgevoerd.

5. Remmen :Wanneer de trein remt, wordt een aanzienlijke hoeveelheid mechanische energie omgezet in thermische energie. Remsystemen gebruiken wrijving om de trein te vertragen, waarbij warmte ontstaat door de spanning tussen de remblokken en de wielen. Deze warmte wordt vervolgens afgevoerd naar de omgeving.

Over het geheel genomen wordt de mechanische energie die via de motor of externe bronnen zoals elektriciteit aan de trein wordt geleverd, geleidelijk omgezet in thermische energie als gevolg van wrijving, luchtweerstand, rolweerstand, interne weerstand en remmen. Deze omzetting van energie is onvermijdelijk en veroorzaakt energieverliezen bij treinverkeer.