Номер 3, страница 56 - гдз по физике 7 класс контрольные и самостоятельные работы Громцева

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Самостоятельные работы. СР-25. Способы уменьшения и увеличения давления. Вариант № 2 - номер 3, страница 56.

Решение.

Решение

Железнодорожные рельсы укладывают на шпалы в первую очередь для того, чтобы уменьшить давление, оказываемое весом поезда на грунт. Это объясняется основным физическим принципом, связывающим давление, силу и площадь.

Давление ($\text{p}$) определяется как отношение силы ($\text{F}$), действующей перпендикулярно поверхности, к площади ($\text{S}$) этой поверхности. Оно рассчитывается по формуле: $p = \frac{F}{S}$.

Поезд обладает очень большой массой, а значит, создает огромную силу давления на рельсы. При этом площадь нижней поверхности рельсов, которая соприкасалась бы с землей, очень мала. Если бы рельсы лежали прямо на грунте, они создавали бы колоссальное давление, под действием которого земля бы проседала, а рельсы тонули в ней. Это сделало бы движение поездов невозможным и опасным.

Шпалы решают эту проблему, так как они значительно увеличивают общую площадь опоры. Сила тяжести поезда передается через колеса на рельсы, а с рельсов — на шпалы, которые равномерно распределяют эту силу по большой поверхности балластной призмы (щебеночной подушки). Поскольку площадь опоры ($\text{S}$) многократно увеличивается, давление ($\text{p}$) на грунт во столько же раз уменьшается. Это позволяет железнодорожному полотну выдерживать вес тяжелых составов без деформации.

Кроме того, шпалы выполняют и другие важные функции:

1. Обеспечивают неизменное расстояние между рельсами (ширину колеи).
2. Фиксируют рельсы, предотвращая их смещение в стороны или опрокидывание.
3. Вместе с балластом придают пути упругость, амортизируя удары и вибрации от движущегося состава.

Ответ: Рельсы укладывают на шпалы для того, чтобы увеличить площадь опоры и тем самым уменьшить давление на грунт, предотвращая его проседание под большим весом поезда. Также шпалы поддерживают постоянную ширину колеи и обеспечивают общую устойчивость железнодорожного пути.