Russische Eisenbahn

Hallo zusammen,
hab auch noch ein Rätsel für euch..

In Russland gabs ne Eisenbahnstrecke, in den weiten Ebenen Sibiriens. Diese Strecke war sehr lang und verlief genau in Nord-Süd-Richtung. Sie hatte 2 Geleise, eins für die Hin- und eins für die Rückfahrt.

Als nach langen Jahren des Gebrauchs gewisse Schienenteile gewechselt werden mussten, fiel den Bauarbeitern etwas seltsames auf. Auf beiden Strecken waren (in Fahrtrichtung gesehen) die rechten Schienen stärker abgenützt als die linken....
Ist doch unlogisch, oder?

Wieso ist die in Fahrtrichtung gelegene rechte Schiene stärker abgewetzt als die linke?

Gruss
Mario

Hi,

Coriolis-Kraft... d.h. durch die Erddrehung werden bei Bewegungen in Nord-Süd-Richtung Kärfte nach links bzw. rechts frei, weil die Drehbewegung weiter nördlich logischerweise langsamer ist (weil der Breitengrad dort "kleiner" ist).

ChrisM

Korrekt!
Die Aufgabe hat uns unser Physiklehrer mal gestellt.
Ich kann mir aber irgendwie net recht vorstellen, dass das tatsächlich sein kann... bei den Distanzen und kleinen Geschwindigkeiten.... Wäre das an den Schienen zu erkennen?

Kann das jemand ausrechnen, welche Kraft seitlich auf den Zug drückt?

Gruss
Mario

wikipedia hilft weiter:
http://de.wikipedia.org/wiki/Corioliskraft
da gibts die formel und beispiele:

# Ein Zug von 1.000 t Masse fährt mit 250 km/h nach Norden. In einer geografischen Breite von 52 Grad erfährt er eine Kraft von ca. 8.000 N nach rechts/Osten. Fährt der Zug nach Süden erfährt er die gleiche Kraft ebenfalls nach rechts, also diesmal nach Westen.
# Wenn dieser Zug 1.000 m lang ist, also aus 50 Wagen mit jeweils 4 Achsen besteht, muss jedes Rad 20 N (entspricht 2 kg) zusätzliche Seitenkraft aufbringen, um den Zug in der Schiene zu halten.

Uiuiui, das ist ja ein heftiger Wert!
Das nützt glaub schon ab... :)
(Wenn russische Züge 250 hinbringen.... O:) )

Gruss
Mario

dann halt noch nen bisschen runterrechnen... die geschwindigkeit ist ein faktor in der formel... bei 100 sachen also noch 3200N

Hi,

2kg auf einem Stahlgleis ist aber gar nichts. Wenn man jetzt bedenkt, wie weit die Räder bei einem durchschnittlichen Zug auseinander sind, dürfte das auch nach einigen Jahrzehnten nicht an den Gleisen zu sehen sein (messbar aber sehr wohl).

Genauso wie die Drehrichtung vom Badewannenstrudel nicht von der Corioliskraft beeinflusst wird, obwohl einige es behaupten ;)

ChrisM

Zitat:

---

Zitat von ChrisM

Genauso wie die Drehrichtung vom Badewannenstrudel nicht von der Corioliskraft beeinflusst wird, obwohl einige es behaupten ;)

---

Sondern?
Warum dreht sich der Strudel dann praktisch immer in dieselbe Richtung?

Hi,

tut er doch gar nicht? Die Drehrichtung ist einfach nur Zufall bzw. das Ergebnis von irgendwelchen winzigen Einflüssen (Luftströme, bereits vorhande Wirbel usw.) ...

ChrisM

öhm....also ich dachte bis jetzt, dass der sich pro Erdhalbkugel (am Äquator durchgesäbelt) immer in die gleiche Richtung dreht.....und das hatte eigentlich schon was mit Coriolis-Kraft zu tun.....

Wo liegt jetzt mein Denkfehler?
Ich schaue nach Norden und stehe zwischen Gleis 1 und Gleis 2. Fange von links mit 1 an die Schienen zu zählen und ende rechts bei 4.
Theoretisch müssten doch 1 und 3 oder 2 und 4 stärker abgenutzt sein. Nach deiner Beschreibung sind es aber doch 1 und 4 oder 2 und 3.
Jeweils in Fahrtrichtung (einmal hin und einmal zurück) die rechte.

Hi,

nein, das stimtm schon so.

Wenn du zum Äquator hinfährst, muss deine Drehgeschwindigkeit quasi erhöht werden, fährst du vom Äquator weg, muss sich deine Drehgeschwindigkeit verringern, deswegen wirken die Kräfte in die entgegengesetzten Richtungen.

ChrisM

Hi,

nein, das stimtm schon so.

Wenn du zum Äquator hinfährst, muss deine Drehgeschwindigkeit quasi erhöht werden, fährst du vom Äquator weg, muss sich deine Drehgeschwindigkeit verringern, deswegen wirken die Kräfte in die entgegengesetzten Richtungen.

ChrisM

Zitat:

---

Zitat von eFFex

öhm....also ich dachte bis jetzt, dass der sich pro Erdhalbkugel (am Äquator durchgesäbelt) immer in die gleiche Richtung dreht.....und das hatte eigentlich schon was mit Coriolis-Kraft zu tun.....

---

Das ist ein weit verbreiteter Irrtum.

Grüße
Marvin

Und was ist mit Zyklonen = Tiefdruckgebieten?

Zitat:

---

Zitat von sep

Und was ist mit Zyklonen = Tiefdruckgebieten?

---

Beim Wetter stellt das niemand in Frage.
zur Badewanne:
http://de.wikipedia.org/wiki/Corioli..._Wasserstrudel
http://www.wissenschaft-online.de/ab...um/archiv/5296

Code:

---

Norden
1 2  3 4
| |  | |
| |  | |
| |  | |
| |  | |
| |  | |
| |  | |
Süden

---

1 und 2 sind für die Fahrt nach Süden. In Fahrtrichtung gesehen ist 1 die rechte.
3 und 4 sind für die Fahrt nach Norden. In Fahrtrichtung ist 4 die rechte.
Somit sind 1 und 4 die rechten, die stärker abgenutzt sind.
Da sich die Erde aber den ganzen Tag nur in eine Richtung dreht kann die Kraft meiner Meinung nach nur auf 1 und 3 oder 2 und 4 wirken.

Was habe ich denn jetzt falsch verstanden oder wo istmein denkfehler? (Wäre ja auch mal ne nette Aufgabe. "Findet meinen Denkfehler" :D)

Grundsache: Am Äquator dreht die Erde am schnellsten/du hast dort die grösstmögliche Rotationsgeschwindigkeit, wenn du am Boden stehst. Am Nordpol bewegst du dich gar nicht (oder fast nicht==> Präzession) Dort hast du keine Eigengeschwindigkeit.

Wenn jetzt ein Zug von Norden gegen Süden fährt, dreht er sich ja immer schneller um den Erdmittelpunkt, da er gegen den Äquator strebt. Um die schnellere Beschleunigung erreichen zu können, muss der Zug seitlich beschleunigt werden. Dies geschieht dadurch, dass von Gleis 1 eine Kraft auf den Zug ausgeübt wird, der ihn beschleunigt.
Wenn man vom Äquator gen Norden fährt, muss der Zug seitlich abgebremst werden, da man sich dort weniger schnell dreht. Dies geschieht dadurch, dass von Gleis 4 eine Kraft auf den Zug ausgeübt wird, die ihn in seiner Drehbewegung abbremst....

Alles klar?

Gruss
Mario

Die Züge die von Äuquator kommen haben eine relativ hohe Geschwindigkeit zusammen mit der Erdoberfläche, quer zu den Schienen (am Äquator wären es immerhin 1666 km/h).

Die Geschwindigkeit wird bei der Fahrt nach Norden abgebremst durch die rechte Schiene.

Die Züge die nach Süden Fahren werden quer zur Fahrtrichtung nicht abgebremst, sondern beschleunigt, wieder durch die rechte Schiene.

Manfred

Zitat:

---

Alles klar?

---

Nö :(

1.) Ich sitze im Kettenkarussel. Die Gondel kann zwei Personen aufnehmen die sich anschauen können.
Die erste Fahrt schaue ich in Drehrichtung. Ich werde von der Fliehkraft von der Drehachse weggedrückt. Die rechte Seite der Gondel ist der Erde näher als die Linke. Würde das ganze auf Schienen laufen wäre der Druck auf die rechte größer und die Abnutzung dort stärker.
Die zweite Runde setze ich mich um. Ich fahre rückwärts. Diesesmal ist es in meiner Blickrichtung die linke Seite die eine stärkere Abnutzung hätte weil sie näher zur Erde ist.

2.) Wenn der Zug still stehen würde und unter den Schienen wäre eine Waage, würde diese auf einer Seite mehr Gewicht anzeigen als auf der anderen, oder nicht?

Ohne eine Bewegung zur Drehachse hin oder von ihr weg tritt die Corioliskraft nicht auf.
Am Äquator beispielsweise fährt ein Zug in Nord-Süd Richtung parallel zur Drehachse, dort tritt der Effekt nicht auf. Sibirien wurde wohl mit Bedacht gewählt als eine Gegend, die ein Stück von Äquator weg und näher am Pol ist.
Manfred

Bild hier  

Hi,
hab das mal überflogen.
Das gleiche Phänomen tritt auch bei Flüßen auf, die in Nord-Süd Richtung verlaufen...
War auch mal eine Aufgabe der Physik...

Zitat:

---

Zitat von Manf

Die Züge die von Äuquator kommen haben eine relativ hohe Geschwindigkeit zusammen mit der Erdoberfläche, quer zu den Schienen (am Äquator wären es immerhin 1666 km/h).

Die Geschwindigkeit wird bei der Fahrt nach Norden abgebremst durch die rechte Schiene.

Die Züge die nach Süden Fahren werden quer zur Fahrtrichtung nicht abgebremst, sondern beschleunigt, wieder durch die rechte Schiene.

---

Mein Physiklehrer wollte mir wirklich weißmachen, dass die Corioliskraft nichts mit der Bewegung in nord süd zu tun hat ...
Als ich ihm meine Version erklären wollte (die der Wirklichkeit entspricht) hat er angefangen sich aufzuregen wie sonstwas ... er hätte das ja studiert und so ...

Hi!

Naja, mein Physiklehrer hat uns mal weismachen, dass die Wicklungen im Fahrraddynamo parallel (nicht um 90° gedreht, wie es eigentlcih sein muss) zu den Magnetfeldlinien verlaufen. Er hat lange überlegt, wir habens ausprobiert, und am ende brauchte er das Physik-Lehrbuch. Tja... da könnte er lange drehen... :D

Hm. Nochmal zur Frage, ob man das den Schienen ansehen würde...
20N (mal angenommen) pro Rad (bzw. ein kleinerer Zug mit weniger Rädern/Achsen aber der gleichen, bzw. höheren Masse (1000t sind schnell zusammen, wenn man Rohstahl, Abraum oder sonstige schwere Güter transportiert) hat ja dann eine noch höhere Achslast auf der rechten Seite) ist schon ne ganze Menge...

Ich denke aber nicht, dass alle Rollen die gleiche rechts-weisende-Achs-Last (ich sag jetzt mal RWAL dazu) haben, denn von Wagon zu Wagon ist ja die Masse unterschiedlich... Ob man jetzt Passagiere (also hauptsächlich Luft) transportiert oder Rohstahl ist ja auch wieder unterschiedlich.
Und diese Drehkraft müsste sollte dürfte könnte von der Wagenkupplung abgefangen werden. ??
Wir stellen also fest, dass jeder Waggon seine eigene RWAL hat.
Je unterschiedlicher, desto belastender dürfte das für das Material der Schine sein.
Naürlich nur minimal.
Das aber nur am Rande...

Wenn wir also annehmen, dass ein zug 100 Achsen hat. In sagen wir mal 10 Jahren Fahren fährt ein Zug pro Woche.
D.h.: 52*10 = 520 Züge.
520Züge * 100Achsen = 52000Räder auf der Schine.
Alle bringen ihre mehr oder weniger 20N auf die (arme) Stahlschiene.

Jetzt ist die Frage: Wie groß ist der Abrieb auf einer Zugschine, wenn ein Rad mit 20N auf die Schine drückt?

Schätzungen? 1/100mm?

VLG Tobi