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用羽毛鋪成的火車軌道

2011/02/09 | 未分類 |

Original publish date:Nov 27, 2004

編輯 JR 報導

科學家認為高速火車可以滑行在羽毛鋪成的軌道上。

紐約市立大學科學家Qianhong Wu的研究小組,在探討滑雪的摩擦力問題時,產生了這個構想。一般認為,積雪表面存在的液態水層,會降低滑雪時的摩擦力;並且當雪橇滑過積雪時,也會擠壓出原填充在下方雪冰晶孔隙中的空氣,這些氣體亦能造成向上的壓力作用在雪橇上,使雪橇就像滑行在氣墊上、大幅降低摩擦力。紐約市立大學科學家們設計儀器測量壓縮雪時產生的壓力大小,實驗結果發表在Physical Review Letters期刊上。

研究小組將雪裝填在圓柱體中、並用活塞壓縮,測量產生的壓力。結果發現在壓縮後1~1.5秒左右,氣體傾瀉而出壓力驟增, 再經0.5秒後,冰晶孔隙間中氣體擠壓殆盡,因此壓力又下降至零。這可以用來解釋:只要滑雪者滑得夠快,即使行經蓬鬆積雪時也不會下陷。他們進一步以具有蓬鬆、多孔特質的羽毛取代雪來測試,根據實驗結果推算,若以寬2公尺、下方裝填10公分厚羽毛的平台取代火車軌道,可以支持一節長25公尺、50公噸重的火車幾乎毫無摩擦力地滑行在平台上,不過,必須是以超過時速136公里的速度前進才行。

因此,若要滑行火車能載客服務,還有不少問題需要克服,首先火車的底盤構造要重新設計如附圖;火車軌道也並非完全棄置不用,因為在火車啟動、或速度不夠快時,還是需要用車輪支撐重量、加速,所以車輪必須可以伸縮自如,當用才用;而且拿羽毛來鋪軌道實在不便宜,需要尋找其它的替代材料。看來滑行火車想要公開上市,前途困難重重,倒是科學家們仍然躍躍欲試,想造個原型出來,就讓我們拭目以待。

原始論文: Wu Q., Andreopoulos Y., Weinbaum S., From Red Cells to Snowboarding: A New Concept for a Train Track, Phys. Rev. Lett., 93. 194501

參考來源:

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