КОГДА ОКТЯБРЬСКАЯ ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА ДЛИННЕЕ - ЗИМОЙ ИЛИ ЛЕТОМ?
ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА
авт. ПЕРЕЛЬМАН Я.И.
На вопрос: “Какой длины Октябрьская железная дорога?”
— кто-то ответил:
— Шестьсот сорок километров в среднем; летом метров на триста длиннее,
чем зимой.
Неожиданный ответ этот не так нелеп, как может показаться. Если
длиной железной дороги называть длину сплошного рельсового пути,
то он и в самом деле должен быть летом длиннее, чем зимой. Не забудем,
что от нагревания рельсы удлиняются — на каждый градус Цельсия более
чем на одну 100000-ю своей длины. В знойные летние дни температура
рельса может доходить до 30 — 40° и выше; иногда рельс нагревается
солнцем так сильно, что обжигает руку. В зимние морозы рельсы охлаждаются
до — 25° и ниже. Если остановиться на разнице в 55° между летней
и зимней температурой, то, умножив общую длину пути 640 км на 0,00001
и на 55, получим около 1/3 км. Выходит, что и в самом деле рельсовый
путь между Москвой и Ленинградом летом на треть километра, т. е.
примерно метров на триста, длиннее, нежели зимой.
Изменяется здесь, конечно, не длина дороги, а только сумма длин
всех рельсов. Это не одно и то же, потому что рельсы железнодорожного
пути не примыкают друг к другу вплотную: между их стыками оставляются
небольшие промежутки — запас для свободного удлинения рельсов при
нагревании [Зазор этот, при длине рельсов 8 м, должен иметь при
0° размер 6 мм. Для полного закрытия такого зазора нужно повышение
температуры рельса до 65 °С. При укладке трамвайных рельсов нельзя,
по техническим условиям, оставлять зазоров. Эго обычно не вызывает
искривления рельсов, так как вследствие погружения их в почву температурные
колебания не так велики, да и самый способ скрепления рельсов препятствует
боковому их искривлению. Однако в очень сильный зной трамвайные
рельсы все же искривляются, как наглядно показывает прилагаемый
рис. 73, исполненный с фотографии.]. Наше вычисление показывает,
что сумма длин всех рельсов увеличивается за счет общей длины этих
пустых промежутков; общее удлинение в летние знойные дни достигает
300 м по сравнению с величиной ее в сильный мороз. Итак, железная
часть Октябрьской дороги действительно летом на 300 м длиннее, нежели
зимой.
Рис. 73. Изгибание трамвайных рельсов вследствие
сильного нагревания.
То же случается иногда и с рельсами железнодорожного
пути. Дело в том, что на уклонах подвижной состав поезда при движении
увлекает рельсы за собой (иной раз даже вместе со шпалами), в итоге
на таких участках пути зазоры нередко исчезают, и рельсы прилегают
друг к другу концами вплотную.
Страницы из книги «Занимательная физика», авт. Я.И. Перельман
