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Les roues du train ne sont pas parfaitement cylindriques mais légèrement coniques. Nous pensons que cette forme conique est une merveille d'ingénierie qui a permis la réalisation de deux choses importantes : d'une part corriger la trajectoire du train vers le centre, et d'autre part permettre au train de réaliser l'action différentielle.
Pour comprendre la première réalisation, nous allons effectuer une expérience simple avec des gobelets en papier collés. Si je fais rouler cet assemblage de gobelets en papier collés sur un rail, on peut voir qu'ils se déplacent en ligne droite. Même si je donne une petite impulsion aux gobelets au début, ils continuent à se déplacer.
Maintenant, qu'en est-il de cet assemblage ? Celui-ci est collé dans le sens inverse. Faites rouler les gobelets sur la même piste : cela échoue. Les roues de chemin de fer utilisent ce type de forme conique. Cet angle permet aux roues de ne jamais quitter les rails. Mais la question est de savoir pourquoi.
Cette disposition conique produit une force d'auto-centrage. Pour comprendre comment, nous devons vérifier les forces agissant sur les roues au cours d'un déplacement en ligne droite. Les principales forces qui agissent sur les roues sont représentées ici. Les forces de réaction seront toujours perpendiculaires à la surface du cône. Lorsque les roues sont centrées, les composantes horizontales de ces forces s'annulent.
Maintenant, supposons que pour une raison quelconque, les roues se soient déplacées vers la droite. Une chose intéressante arrive aux roues du train lorsqu'elles se déplacent le long de l'axe — vous avez remarqué ? On voit clairement sur le visuel que l'ensemble du train de roues s'incline comme indiqué. Avec cette inclinaison, les forces normales sont également inclinées. Si vous faites une analyse de force dans cette situation, vous pouvez voir qu'il y aura une force nette vers la gauche. Cette force ramènera automatiquement les roues en son centre.
Lorsque les roues se rapprochent du centre, la force d'auto-centrage disparaît. Quelle technique simple mais brillante pour centrer automatiquement les roues, n'est-ce pas ? Des hybrides sont montés sur les deux côtés des roues comme mesure de sécurité supplémentaire.
Pour comprendre la première réalisation, nous allons effectuer une expérience simple avec des gobelets en papier collés. Si je fais rouler cet assemblage de gobelets en papier collés sur un rail, on peut voir qu'ils se déplacent en ligne droite. Même si je donne une petite impulsion aux gobelets au début, ils continuent à se déplacer.
Maintenant, qu'en est-il de cet assemblage ? Celui-ci est collé dans le sens inverse. Faites rouler les gobelets sur la même piste : cela échoue. Les roues de chemin de fer utilisent ce type de forme conique. Cet angle permet aux roues de ne jamais quitter les rails. Mais la question est de savoir pourquoi.
Cette disposition conique produit une force d'auto-centrage. Pour comprendre comment, nous devons vérifier les forces agissant sur les roues au cours d'un déplacement en ligne droite. Les principales forces qui agissent sur les roues sont représentées ici. Les forces de réaction seront toujours perpendiculaires à la surface du cône. Lorsque les roues sont centrées, les composantes horizontales de ces forces s'annulent.
Maintenant, supposons que pour une raison quelconque, les roues se soient déplacées vers la droite. Une chose intéressante arrive aux roues du train lorsqu'elles se déplacent le long de l'axe — vous avez remarqué ? On voit clairement sur le visuel que l'ensemble du train de roues s'incline comme indiqué. Avec cette inclinaison, les forces normales sont également inclinées. Si vous faites une analyse de force dans cette situation, vous pouvez voir qu'il y aura une force nette vers la gauche. Cette force ramènera automatiquement les roues en son centre.
Lorsque les roues se rapprochent du centre, la force d'auto-centrage disparaît. Quelle technique simple mais brillante pour centrer automatiquement les roues, n'est-ce pas ? Des hybrides sont montés sur les deux côtés des roues comme mesure de sécurité supplémentaire.
Pour le plaisir, supposons que les roues du train soient placées dans l'angle opposé. Si vous effectuez la même analyse de force lors d'un déplacement vers la droite, vous pouvez voir que la force nette développée est à nouveau vers la droite. Cela explique pourquoi, avec cette géométrie de roue, les roues du train sont toujours éjectées de la voie.
Maintenant, explorons la deuxième raison pour laquelle les roues ont une forme conique. Grâce à cette forme conique, les ingénieurs ont pu obtenir une action différentielle. Supposons que le train doive prendre un virage comme indiqué. Dans ce cas, la roue gauche doit parcourir une plus grande distance que la roue droite. Cependant, lorsque les roues sont reliées par un arbre commun, comment une roue peut-elle parcourir une plus grande distance que l'autre ? C'est là que la forme conique entre en jeu.
Pour ce faire, il suffit de tourner les roues pour qu'elles glissent légèrement vers la gauche. Si on regarde le point de contact des roues, on constate que la roue gauche a un rayon plus élevé que la roue droite. Pour un même angle de rotation, la roue gauche parcourra une plus grande distance et réalisera une action différentielle. Rappelez-vous : pour obtenir une action différentielle dans les voitures, les ingénieurs devaient séparer les roues et les faire tourner à des vitesses différentes. Ici, ils ont obtenu l'action différentielle simplement en donnant aux roues une forme conique. Intéressant, non ?
Bien sûr, lorsque les roues glissent vers la gauche, elles produisent automatiquement une force vers la droite, comme nous l'avons vu précédemment. Lors d'un virage, cette force est fournie pour apporter la force centripète nécessaire au virage. Grâce à cela, les roues ne glisseront pas vers le centre dans les virages.
Les X nous saluons les brillants ingénieurs qui ont accompli deux objectifs techniques principaux en prouvant simplement que les roues sont coniques. Merci d'avoir regardé la vidéo — à très bientôt.
Maintenant, explorons la deuxième raison pour laquelle les roues ont une forme conique. Grâce à cette forme conique, les ingénieurs ont pu obtenir une action différentielle. Supposons que le train doive prendre un virage comme indiqué. Dans ce cas, la roue gauche doit parcourir une plus grande distance que la roue droite. Cependant, lorsque les roues sont reliées par un arbre commun, comment une roue peut-elle parcourir une plus grande distance que l'autre ? C'est là que la forme conique entre en jeu.
Pour ce faire, il suffit de tourner les roues pour qu'elles glissent légèrement vers la gauche. Si on regarde le point de contact des roues, on constate que la roue gauche a un rayon plus élevé que la roue droite. Pour un même angle de rotation, la roue gauche parcourra une plus grande distance et réalisera une action différentielle. Rappelez-vous : pour obtenir une action différentielle dans les voitures, les ingénieurs devaient séparer les roues et les faire tourner à des vitesses différentes. Ici, ils ont obtenu l'action différentielle simplement en donnant aux roues une forme conique. Intéressant, non ?
Bien sûr, lorsque les roues glissent vers la gauche, elles produisent automatiquement une force vers la droite, comme nous l'avons vu précédemment. Lors d'un virage, cette force est fournie pour apporter la force centripète nécessaire au virage. Grâce à cela, les roues ne glisseront pas vers le centre dans les virages.
Les X nous saluons les brillants ingénieurs qui ont accompli deux objectifs techniques principaux en prouvant simplement que les roues sont coniques. Merci d'avoir regardé la vidéo — à très bientôt.