Номер 9, страница 101, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механические явления. Глава II. Динамика. Параграф 11. Силы трения - номер 9, страница 101.

Условие.

9. Почему железные дороги делают «железными» — точнее, стальными?

Решение.

Решение

Название «железные дороги» является историческим, так как первые рельсы изготавливали из чугуна (сплава железа с высоким содержанием углерода). Чугун оказался слишком хрупким материалом и не выдерживал возрастающие веса и скорости поездов. Поэтому в современной практике для изготовления рельсов используют сталь — сплав железа с углеродом и другими легирующими элементами, который обладает комплексом необходимых свойств.

Основные причины, по которым рельсы делают из стали:

1. Высокая прочность и твёрдость. Сталь способна выдерживать огромные динамические и статические нагрузки от многотонных поездов. Давление колеса на малую площадь поверхности рельса очень велико, и только материал с высокой прочностью и твёрдостью может сопротивляться деформации и интенсивному износу.

2. Износостойкость и долговечность. Рельсы постоянно подвергаются трению и абразивному износу от контакта с колёсными парами. Специальные марки рельсовых сталей (например, высокоуглеродистые, легированные марганцем) обладают высокой стойкостью к истиранию, что обеспечивает долгий срок службы путей и сокращает расходы на их обслуживание.

3. Пластичность и ударная вязкость. В отличие от хрупкого чугуна, сталь является пластичным и вязким материалом. Это критически важное свойство позволяет рельсам поглощать энергию ударов (например, на стыках или от неровностей колёс) без образования трещин и внезапного разрушения. Это напрямую влияет на безопасность движения.

4. Технологичность и экономическая целесообразность. Железо — один из самых распространённых и дешёвых металлов. Технология производства стали хорошо отработана и позволяет массово выпускать продукцию с заданными характеристиками. Сталь также хорошо сваривается, что позволяет создавать бесстыковые («бархатные») пути, которые повышают комфорт, безопасность и долговечность как рельсов, так и подвижного состава. Сочетание всех этих факторов делает сталь оптимальным материалом по соотношению «цена-качество».

Ответ: Рельсы для железных дорог изготавливают из стали, потому что она обладает уникальным сочетанием свойств: высокой прочностью и твёрдостью для сопротивления огромным нагрузкам и износу, а также достаточной пластичностью и вязкостью для предотвращения хрупкого разрушения под действием ударных нагрузок. Это, в сочетании с относительно невысокой стоимостью и технологичностью производства, делает сталь наиболее подходящим материалом для обеспечения долговечной и безопасной эксплуатации железнодорожных путей.