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E as rodas do trem não são perfeitamente cilíndricos, são levemente cônicas. Em nossa opinião, esse formato cônico é uma maravilha da engenharia que realizou duas coisas importantes: primeiro, corrigiu o curso do trem em direção ao centro; segundo, ajudou o trem a atingir a ação diferencial.
Dá para entender a primeira realização? Vamos considerar um experimento simples com copos de papel colados. Quando rola este conjunto de copos de papel colados em uma trilha, você pode ver que eles estão se movendo perfeitamente reto. Mesmo que eu tente inclinar um pouco os copos no início, eles ainda conseguem.
E agora, e quanto a este conjunto? Esse está colado de maneira oposta. Quando eu rolo os copos no mesmo caminho, eles falham. As rodas ferroviárias usam esse tipo de formato cônico. Esse ângulo garante que as rodas nunca saiam da pista. Mas a questão é: por quê?
Este arranjo cônico produz uma força autocentrante. Para entender como, precisamos verificar as forças que atuam nas rodas durante o movimento em linha reta. As principais forças que atuam nas rodas são mostradas aqui. As forças de reação serão sempre perpendiculares à superfície do cone. Quando as rodas estão centralizadas, os componentes horizontais dessas forças se cancelam.
Agora suponhamos que, por algum motivo, as rodas tenham se movido para a direita. Uma coisa interessante acontece com as rodas do trem quando ele se move ao longo do eixo — você notou? Fica claro pelo visual que o conjunto todo de roda do trem se inclina conforme mostrado. Junto com essa inclinação, as forças normais também são inclinadas. Se você fizer uma análise de força nesta condição, poderá ver que haverá força resultante na direção esquerda. Essa força trará as rodas automaticamente para seu centro.
Conforme as rodas se aproximam do centro, a força autocentrante desaparece. Que técnica simples, mas brilhante, de auto-centrar as rodas, não é? Os lanches são colocados em ambos os lados das rodas como um recurso de segurança extra.
Dá para entender a primeira realização? Vamos considerar um experimento simples com copos de papel colados. Quando rola este conjunto de copos de papel colados em uma trilha, você pode ver que eles estão se movendo perfeitamente reto. Mesmo que eu tente inclinar um pouco os copos no início, eles ainda conseguem.
E agora, e quanto a este conjunto? Esse está colado de maneira oposta. Quando eu rolo os copos no mesmo caminho, eles falham. As rodas ferroviárias usam esse tipo de formato cônico. Esse ângulo garante que as rodas nunca saiam da pista. Mas a questão é: por quê?
Este arranjo cônico produz uma força autocentrante. Para entender como, precisamos verificar as forças que atuam nas rodas durante o movimento em linha reta. As principais forças que atuam nas rodas são mostradas aqui. As forças de reação serão sempre perpendiculares à superfície do cone. Quando as rodas estão centralizadas, os componentes horizontais dessas forças se cancelam.
Agora suponhamos que, por algum motivo, as rodas tenham se movido para a direita. Uma coisa interessante acontece com as rodas do trem quando ele se move ao longo do eixo — você notou? Fica claro pelo visual que o conjunto todo de roda do trem se inclina conforme mostrado. Junto com essa inclinação, as forças normais também são inclinadas. Se você fizer uma análise de força nesta condição, poderá ver que haverá força resultante na direção esquerda. Essa força trará as rodas automaticamente para seu centro.
Conforme as rodas se aproximam do centro, a força autocentrante desaparece. Que técnica simples, mas brilhante, de auto-centrar as rodas, não é? Os lanches são colocados em ambos os lados das rodas como um recurso de segurança extra.
Apenas por diversão, vamos supor que as rodas do trem estejam no ângulo oposto. Aqui, se você fizer a mesma análise de força durante um deslocamento para a direita, poderá ver que a força resultante desenvolvida está novamente para a direita. É por isso que, com essa geometria de roda, as rodas do trem sempre são jogadas para fora dos trilhos.
Vamos explorar agora a segunda razão para dar uma forma cônica às rodas. Com esse formato cônico, os engenheiros conseguiram ação diferencial. Suponhamos que o trem tenha que virar, conforme mostrado. Agora, a roda esquerda tem que percorrer mais distância do que a roda direita. No entanto, quando as rodas são conectadas por meio de um eixo comum, como uma roda consegue percorrer mais distância do que a outra? É aqui que a forma cônica entra em jogo.
Para fazer isso, girar as rodas fará com que ela deslize ligeiramente para a esquerda. Se você considerar o ponto de contato das rodas, a roda esquerda tem um raio maior do que a roda direita. Em suma, para o mesmo ângulo de rotação, a roda esquerda percorrerá mais distância e obterá a ação diferencial. Lembre-se de que, para obter ação diferencial nos carros, os engenheiros tiveram que separar as rodas, que giram em velocidades diferentes. Aqui, elas alcançaram a ação diferencial apenas dando às rodas um formato cônico. Interessante, não é?
Claro, quando as rodas deslizam para a esquerda, isso produzirá uma força automaticamente para a direita, como vimos anteriormente. Durante uma situação de curva, esta força é fornecida para suprir a força centrípeta necessária para a curva. Por causa disso, as rodas não deslizarão de volta ao centro durante as curvas.
Lá na Lics, saudamos os engenheiros brilhantes que realizaram dois objetivos principais de engenharia fornecendo apenas uma conicidade para as rodas. Agradecemos por assistir ao vídeo — vejo vocês na próxima!
Vamos explorar agora a segunda razão para dar uma forma cônica às rodas. Com esse formato cônico, os engenheiros conseguiram ação diferencial. Suponhamos que o trem tenha que virar, conforme mostrado. Agora, a roda esquerda tem que percorrer mais distância do que a roda direita. No entanto, quando as rodas são conectadas por meio de um eixo comum, como uma roda consegue percorrer mais distância do que a outra? É aqui que a forma cônica entra em jogo.
Para fazer isso, girar as rodas fará com que ela deslize ligeiramente para a esquerda. Se você considerar o ponto de contato das rodas, a roda esquerda tem um raio maior do que a roda direita. Em suma, para o mesmo ângulo de rotação, a roda esquerda percorrerá mais distância e obterá a ação diferencial. Lembre-se de que, para obter ação diferencial nos carros, os engenheiros tiveram que separar as rodas, que giram em velocidades diferentes. Aqui, elas alcançaram a ação diferencial apenas dando às rodas um formato cônico. Interessante, não é?
Claro, quando as rodas deslizam para a esquerda, isso produzirá uma força automaticamente para a direita, como vimos anteriormente. Durante uma situação de curva, esta força é fornecida para suprir a força centrípeta necessária para a curva. Por causa disso, as rodas não deslizarão de volta ao centro durante as curvas.
Lá na Lics, saudamos os engenheiros brilhantes que realizaram dois objetivos principais de engenharia fornecendo apenas uma conicidade para as rodas. Agradecemos por assistir ao vídeo — vejo vocês na próxima!