वेगात धावणारी रेल्वे मध्येच थोडीशी ‘उडते’ पण घसरत नाही – विज्ञान जाणून घ्या!

इनमराठी टीम

2 years ago

आमचे सर्व लेख मिळवण्यासाठी फॉलो करा : फेसबुक | ट्विटर | इंस्टाग्राम | टेलिग्राम । शेअरचॅट

–

व्हिडिओजसाठी फॉलो करा : इनमराठी युट्यूब चॅनल

===

आपण रेल्वेने प्रवास करतो तेव्हा आपण तिच्या प्रचंड वेगाची अनुभूती घेत असतो. आपल्याला प्रश्न पडत असतो की ही रेल्वे जी इतक्या वेगाने धावते आहे, कधीही ती चुकून ट्रॅक वरून घसरत का नसेल?

अर्थात रेल्वे घसरत नाही असे नाही बऱ्याचदा तसे दुर्दैवी अपघात पण घडत असतात. परंतु त्याची कारणं वेगळी असतात, रेल्वेच्या वेगाशी त्यांचा काही एक संबंध नसतो.

बऱ्याचदा रेल्वे इतक्या प्रचंड वेगात धावत असते, की ती काही प्रमाणात थोडीवर हवेत तरंगते परंतु ती कधीही घसरत नाही.

हे का होतं? ह्यामागे असलेलं विज्ञान काय आहे ? हे आपण थोडक्यात जाणून घेउ..

घर्षण म्हणजे काय?

घर्षण म्हणजे जेव्हा एखादी वस्तू जमिनीवरून वेगात जात असते तेव्हा जमिनीत असलेल्या गुरुत्वीय बलामुळे आणि गाडीच्या वेगामुळे निर्माण होणाऱ्या प्रेशर मुळे त्यात घर्षण निर्माण होते. हे दोन्ही बल एकमेकांच्या विरोधात काम करतात ज्यामुळे गाडीचा वेगावर नियंत्रण राहत असते.

त्यामुळे जो रस्ता खराब असतो त्याठिकाणी गाडीचा वेग आपोआपच मंद असतो. तर जो रस्ता चांगला असतो तिथे गाडीचा वेग हा चांगला असतो कारण दोन्ही ठिकाणी निर्माण होणार घर्षण हे वेगवेगळ्या प्रकारचं असतं.

घर्षणात बऱ्याचदा गुरुत्वीय बल हे वाहनाकडून निर्माण होणाऱ्या बलापेक्षा जर जास्त असेल तर त्या वाहनाचे चाक घसरत असतात.

बऱ्याचदा चढणीच्या रस्त्यावर आपल्याला अशी अनुभूती येत असते. पण मग प्रश्न निर्माण होतो की रेल्वेचा वेग ही जास्त असतो आणि तिचा मार्ग ही सरळ असतो तरी ती का घसरत नाही?

रेल्वेच्या बाबतीत देखील हाच घर्षणाचा सिद्धांत लागू पडतो. जेवढं जास्त घर्षण तेवढे जास्त रेल्वे घसरण्याचे प्रमाण जास्त असते. परंतु रेल्वेत जे बल रेल्वेच्या बाजूने गुरुत्वीय बलाविरोधात काम करतं ते ५०-५५ टनापेक्षा कमी असतं. त्यामुळे इंजिन त्याचा ट्रॅक सोडत नाही.

रेल्वे इंजिनाचे एकूण वजन १२० – १२६ टन इतके असते. आपण १२६ टन वजन पुढील गणने साठी घेऊयात.

तसेच रेल्वेच्या डब्याला एकूण ६ × २ = १२ चाके असतात. हे तुम्हाला सोबतीच्या चित्रात दिसत असेलच. पुढे सहा आणि मागे सहा अशी चाके आपल्याला चित्रात बघता येतील.

आता आपण काही साध्या गणिती प्रक्रियेच्या माध्यमातून हे समजून घेऊयात..

इंजिनाचे एकूण वजन :- १२६ टन
चाक आणि रेल्वे पटरीच्या मधील घर्षण फॅक्टर : ०.४
त्या दोघांतील घर्षण बल : १२६×०.४ = ५०.४ टन

त्यामुळे ह्या गोष्टींची कधीही काळजी घेण्यात येत असते की कधीही ट्रेनचा चाकात आणि पटरीत निर्माण होणारं बल हे उपलब्ध बलाच्या अर्थात ५०.४ टन पेक्षा जास्त नसेल, कारण ती अधिकतम घर्षण बलाची सीमा आहे.

वस्तुतः घर्षण बल जे उत्पन्न होत असतं ते ह्या सीमेपेक्षा कमी असतं. बहुतेक वेळा वरून निर्माण होणाऱ्या बला इतकं असतं, अर्थात इंजिन द्वारा निर्माण केलं जाणारं बल, ज्याला ट्रेकटीव्ह एफर्ट म्हटलं जातं, ते ५०.४ टन ह्या सीमा रेषेपेक्षा कमी असतं.

जर कोणत्याही इंजिनाची घर्षण क्षमता / ट्रेकटिव्ह एफर्ट हे ५० टन पेक्षा जास्त नसतील तर इंजिन घसरणार नाही आणि मार्ग पण सोडणार नाही.

परंतू सध्या व्यवहारात असलेल्या रेल्वे इंजिनची क्षमता ही ४६.८९ टन इतकी आहे जी सीमा असलेल्या ५० टनापेक्षा कमी आहे.

हे इंजिन बनवताना अथवा विकत घेताना ह्याची विशेष काळजी घेतली जात असते. त्यामुळे संभाव्य अपघाताचा धोका काही प्रमाणात टळत असतो.

मग प्रश्न निर्माण होतो की इतकी सुरक्षा असतांना रेल्वे अपघात कशे घडतात?

बऱ्याचदा पावसाळ्यात जेव्हा पटरीवर तेल सांडलं असेल तर घर्षण बल ०.४ टक्क्यांपेक्षा कमी होते. हे झाल्यास संपूर्ण गणिती मांडणीने निर्माण केलेले आयडियल रेल्वे इंजिन फोल ठरतात.

बऱ्याचदा घर्षण बल हे ०.१ टक्क्यांपेक्षा खाली जाते. ह्या हेतूने जर इंजिनात काही विशिष्ट यंत्रणा लागून असतील तर इंजिनाचे बल घटण्यास मदत होते. नाहीतर पावसाळ्यात रेल्वेचा वेग मंद केला जातो.

ह्यामुळे रेल्वे घसरण्याचे प्रमाण कमी होऊ शकत असते. जर ह्यातून काही होत नसेल तर रेल्वे इंजिनाच्या पुढच्या भागात वाळूचा बॉक्स असतो ज्यातून वाळू ओतून घर्षण वाढवण्यासाठी प्रयत्न केले जात असतात.

पण बऱ्याचदा असं काही होऊ न शकल्याने दुर्दैवी अपघात घडत असतात.

आज वापरात असलेले आधुनिक इंजिन हे कॉम्प्युटर प्रणालीने अद्यावत केलेली आहेत. ते तोपर्यंत बल निर्मिती करतात जोपर्यंत चाक घसरायच्या स्थितीपर्यंत पोहचत नाही.

ह्या टेक्निकमुळे घर्षण फॅक्टर ज्याला coefficient of adhesion म्हटले जाते, त्याला ०.४० ने वाढवून ०.४५ पर्यंत केलं जातं. त्यामुळे इंजिनाला ५०.४ टनापेक्षा जास्त बल मिळत असतं.

ह्या मॉडर्न टेक्नॉलॉजीमुळे अपघातांचे प्रमाण बऱ्याच प्रमाणात कमी होण्यास मदत झाली आहे. ५२ – ५६ टन पर्यंत बल वाढवू शकल्याने इंजिनाच्या वेगावर परिणाम न होता ते त्याच अपेक्षित वेगाने धावते.

अश्याप्रकारे रेल्वे व तिचं घर्षण बल आणि तिचा वेग ह्यांची सांगड घालून, रेल्वे ट्रॅक पासून घसरायचा धोका कमी करण्यात येतो.

यामागे एक संपूर्ण वैज्ञानिक प्रक्रिया आहे. दिवसेंदिवस विज्ञानात होणाऱ्या प्रगतीमुळे रेल्वेचा वेग व घर्षण बल वाढवण्याचे कार्य होत आहे.

मॅगलेव्ह सारख्या ट्रेन्सला तर ह्याची गरज देखील नाही चुंबकीय बलामुळे त्या हवेत असतात त्यांचा ट्रॅकशी संबध येत नाही आणि घर्षण उत्पन्न होत नाही त्यामुळे त्यांचा वेग हा प्रचंड असतो.

—

आमचं युट्यूब चॅनल आणि त्यावरचे व्हिडिओज बघण्यासाठी चॅनलला फॉलो करा :