Blog
nedjelja, kolovoz 2, 2009
Zaključak iz prethodnog posta o vlakovima je formalno ispravan, ali iskustvo pokazuje da vlakovi ipak ne iskaču iz tračnica na svakom zavoju. Stoga je logično zaključiti da neka od premisa na osnovi kojih je zaključak donesen nije istinita. 

Treća premisa potvrđena je iskustvom, i svatko se može uvjeriti u njenu istinitost ako malo podviri ispod vagona nekog vlaka. 

Premisa broj četiri dokazana je matematički pa u nju isto ne možemo posumnjati.

Ostaje nam peta premisa, o jednakosti polumjera kotača, kao sumnjiva. Lijevi i desni kotači na vlaku nemaju isti polumjer? Lijevi je manji od desnoga? To bi bilo O.K. za vožnju u lijevim zavojima ali za desni zavoj bi trebalo biti obratno, desni manji od lijevoga. A što onda s vožnjom ravno?

Mijenjaju li kotači polumjer pri ulasku u zavoje? Nekako izgledaju prilično čvrsto i nepromjenjivo. Ipak, ovo je jedini zaključak koji nas može dovesti do objašnjenja činjenice da vlak normalno prolazi kroz zavoje bez iskakanja sa tračnica. 

Da vlak ne bi iskočio iz tračnica kotači vlaka MORAJU mijenjati svoj polumjer pri ulasku vlaka u zavoj!

Kako se mijenja polumjer kotača vlaka u vožnji? Pogledajmo sliku koja prikazuje, u presjeku, jedan par kotača povezan kruto osovinom koji se kotrlja po tračnicama. Na ovoj slici pruga je ravna i vlak se kreće po pravcu.



Najvažnije što se na ovoj slici vidi je to da gazne površine, površine kojima kotač 'gazi' šinu, nisu ravne nego nakošene i lagano zakrivljene. Prilikom vožnje po ravnoj pruzi, težina vlaka koja pritišće i lijevi i desni kotač podjednako, uzrokovat će da se kotači namjeste u neki središnji podložaj. U tom položaju desni kotač dodiruje šinu onim svojim dijelom gazne površine koi ima jednaki polumjer, R1, kao i dio kojim lijevi kotač dodiruje šinu. U tom položaju dakle lijevi i desni kotač imaju jednake polumjere i peta premisa je istinita. Oba kotača pri svakom okretu prevale isti put i vlak se lijepo kotrlja ravno naprijed.  

Pogledajmo što će se dogoditi kad vlak naiđe na zavoj ulijevo, kao u našem primjeru. Kad se tijelo giba po kružnici na njega djeluje centripetalna sila (Fcp) koja ga nastoji 'odgurati' od centra kružnice prema van. S obzirom na veliku masu i brzinu kretanja vlaka ta je sila poprilično velika. U našem primjeru usmjerena je udesno i nastoji naš vlak potisnuti udesno, suprotno od zavoja u koji ulazimo. 

Vlak će se zaista 'odklizati' malo u desnu stranu što će uzrokovati da se kotači namjeste u položaj sličan ovome na slici. 



Kako vidimo, lijevi kotač sada 'gazi' šinu tako da mu je polumjer, R2, manji za ∆R2 nego što je bio prije dok je vlak vozio po ravnoj pruzi. S druge strane, desni kotač sada 'gazi' šinu na takav način da mu je polumjer, R3, veći za ∆R3 nego dok je vozio ravno. Premisa pet više ne vrijedi ali dobili smo upravo ono što nam treba - desni kotač prevaljuje sad veći put pri svakom okretu i tako zaokreće vlak u lijevo. Mehanizam je samoregulirajući - ako bi vlak otišao previše u lijevo, kotači bi kliznuli ulijevo i automatski bi se polumjer desnog kotača smanjio a lijevog povećao, vraćajući vlak u optimalni položaj na tračnicama. Pri nailasku na zavoj udesno, sve se odigrava zrcalno ovome na slici. 

Koliko će kotači kliznuti u stranu ovisi o veličini centripetalne sile Fcp, a ova pak ovisi o brzini kretanja vlaka. Stoga vlak u zavoj mora ući brzinom koja je u nekom 'sigurnom' rasponu, unutar kojega ovaj mehanizam funkcionira. Kreće li se vlak prebrzo, centripetalna sila će ga pomaknuti previše u stranu, proširenja kotača će zahvatiti šinu i jednostavno 'popeti' vlak preko šine van tračnica. 

(Tragični vlak u Rudinama nije 'kliznuo' s pruge zbog same njene klizavosti, već zbog prevelike brzine kojom je ušao u zavoj, koja je bila izvan opsega u kojem mehanizam skretanja vlaka može djelovati. Naravno, klizavost pruge je uzrokovala tu veliku brzinu jer vlak nije mogao kočiti na strmini prije kobnog zavoja. Ali da nije bilo strmine, da je vlak u zavoj ušao nekom 'normalnom' brzinom, to jest brzinom koja je inače predviđena za kretanje u tom zavoju, ne bi iskočio bez obzira na klizave tračnice. Možda bi imao problema s nastavkom putovanja jer lokomotiva, zbog proklizavanja kotača, ne bi mogla dalje vući vagone.)

Manje je opasno ako vlak u zavoj uđe malom brzinom. Tada je i centripetalna sila manja i može biti nedovoljna da savlada trenje i pomakne masu vlaka u stranu. Tada će proširenja na kotačima doći u dodir sa šinama koje skreću. Zbog male brzine i velike težine vlak se neće 'popeti' preko šina, ali će zbog trenja kotača sa šinama doći do jakog škripanja pa i iskrenja. (Upravo zbog tog iskrenja se pruga prska retardantima plamena, kako bi se spriječio nastanak vatre i požara.) Zato vlak škripi kad vozi polako u zavoju, na primjer kad manevrira na kolodvoru, a nema škripanja kad je na otvorenoj pruzi u putnoj brzini. 

Sporedni efekt ovog mehanizma je da se u zavoju vlak lagano nagiba u smjeru suprotnom od djelovanja centripetalne sile, čime se težište vlaka pomiče i time povećava stabilnost vlaka.  

Mehanizam kretanja vlaka u zavojima ubrajam među genijalna tehnološka rješenja (genijalno = jednostavno + djelotvorno + temeljeno na poznavanju prirodnih zakonitosti).

Unbeliever @ 08:18 |Komentiraj | Komentari: 4 | Prikaži komentare
petak, srpanj 31, 2009
Zamislimo vlak koji tutnji niz prugu. Lokomotiva, teška tridesetak tona, vuče za sobom vagone isto teške na desetke tona. Ukupno par stotina tona mase tutnji niz prugu brzinom od, recimo, devedesetak kilometara na sat. I takva masa tom brzinom nailazi na zavoj, recimo ulijevo.

Što će spriječiti kompoziciju da se ne nastavi kretati ravno i iskoči iz tračnica? Ili je bolje pitati što će natjerati vlak da skrene u lijevo? Kao što znamo, kotači na vlaku se ne mogu zaokretati lijevo-desno. Vlak nema volana, strojovođa ne upravlja smjerom kretanja vlaka, samo njegovom brzinom. Kako onda masu od nekoliko stotina tona skrenuti s pravca kretanja u smjeru u kojem vodi pruga?

Da bi stvar bila složenija, osim inercije tu je i problem duljine puta kretanja kotača vlaka u zavoju. Tračnice vlaka vlaka imaju dvije šine. Dok je pruga ravna, sve je O.K. Možemo zamisliti šine kao dvije paralelne dužine, jednake duljine. No, kad uđemo u zavoj šine više nisu pravci već kružni lukovi, i to dva kružna luka s različitim polumjerima: polumjer zakrivljenosti vanjske šine (Rv) veći je od polumjera zakrivljenosti unutarnje šine (Ru). 

Iz toga se zaključuje da kotač koji ide po vanjskoj šini mora prevaliti veći put od onoga koji ide po unutarnjoj šini. U našem primjeru, da bi vlak uspješno skrenuo u lijevo, svi desni kotači vlaka moraju prevaliti dulji put od lijevih kotača.

Prisjetimo se treće premise koja kaže da su lijevi i desni kotač u paru kruto povezani osovinom, to jest ne okreću se slobodno na osovini nego cijeli sklop dva kotača s osovinom čini cjelinu koja okreće. To znači da koliko god okretaja u vožnji napravi lijevi kotač, isto toliko okretaja napravi i njegov desni par.

Premisa 4: put koji prevali kotač u jednom okretaju jednak je opsegu kotača. Kotač je krug pa njegov opseg izračunavamo kao 2πR, gdje je R polumjer kotača.

Premisa 5: Oba kotača, lijevi i desni, imaju isti polumjer R.

Na temelju treće i četvrte premise može se zaključiti: oba kotača, i lijevi i desni, u svakom će okretaju prevaliti jednaki put.

Ako je ova konkluzija ispravna, vlak neće skrenuti nego će se nastaviti kretati ravno i iskočiti s tračnica. (Pri brzini od devedeset na sat, onih par centimetara proširenja na kotaču nemaju šanse savladati inerciju mase od nekoliko stotina tona.)

Kako onda vlak savladava zavoj?

Unbeliever @ 19:01 |Komentiraj | Komentari: 8 | Prikaži komentare
utorak, srpanj 28, 2009
Zadnjih dana pažnja javnosti, kao i policije, usmjerena je ka tražnju odgovora na pitanje "Zašto je vlak iskočio iz tračnica?" (Znate koji vlak, naravno.) Je li samo radi 'podmazanih' tračnica, ili je možda ipak bio kvar na samom vlaku? Što je s kotačima, kočnicama, s nagibnim mehanizmom ...

Kako ja nisam sklon spekuliranju i prenošenju rekla-kazala informacija, neću se baviti tim pitanjem dok o tome ne kažu svoje stručni istražitelji. 

Umjesto toga postavit ću vam izazov da odgovorite na jedno drugo, sasvim oprečno pitanje: "Zašto vlak ne iskoči iz tračnica u zavoju, pri normalnim uvjetima, kad su tračnice suhe i ispravne i nema kvara na vlaku?"

Premisa 1: Ima veze s geometrijom kotača.

Premisa 2: Ne, nije zbog onog izbočenog ruba kotača s unutarnje strane, on služi nečemu drugom. (Bonus pitanje: Zašto kotači na vlaku škripe kad vlak ide polako, a u punoj brzini nema škripanja?)

Premisa 3: Dva nasuprotna kotača povezana su kruto osovinom. Nema diferencijala kao kod automobila. 

Eto imate sad tu tri premise pa vi izvuc'te neku konkluziju ...
Unbeliever @ 19:09 |Komentiraj | Komentari: 2 | Prikaži komentare
četvrtak, lipanj 5, 2008
Jabučica Na današnji dan, prije trideset i jednu godinu, 5.6.1977., u prodaju je pušteno Apple II, prvo komercijalno uspješno, masovno proizvođeno mikroprocesorsko računalo. Proizvodilo se sve do 1993. godine i do tada je proizvedeno oko šest milijuna primjeraka.
Prvi Apple II imao je ove fantastične tehničke karakteristike:

  • Procesor MOSTEK 6502 radnog ritma 1 MHz (ne, ne gigaherc već megaherc, to vam je tisuću puta manje).
  • Radnu memoriju od 4 KB (ne, ne gigabajta već kilobajta, to vam je milijun puta manje) koja se mogla dodatno proširiti do čitavih 48 KB.
  • Video kontroler koji je prikazivao 24 retka po 40 znakova (samo velika slova) na jednobojnom monitoru, a mogli ste ga spojiti i na televizor, gdje su slova mogla biti i u jednoj od 16 boja.
  • Priključak za kasetofon snimanje podataka na kasete. Kazetaš ste si morali nabaviti posebno.  
U osnovnoj konfiguraciji Apple II koštao je oko $1300, a ako ste ga nabrijali sa svih onih 48 KB memorije onda se cijena popela i do $2500.

Godinu dana od izlaska prvog modela pojavio se i disketni pogon za Apple II koji je snimao podatke na diskete veličine 5.25 inča, prvi jeftini disketni pogon za mikroračunalo. Steve Wozniak je uspio spustiti cijenu ovog pogona tako što je dio potrebne elektronike zamijenio programom u računalu koji je upravljao pogonom. Tako, na primjer, ovaj pogon nije imao detektor za pozicioniranje glave na nulti trag diskete (tzv, Shugart's Track-0 sensor) već je nulti trag pronalazio tako da je glavu pomicao unatrag za četrdeset skokova, dok ju ne bi zaustavio mehanički graničnik. Ovaj postupak, poznat kao "rekalibriranje" proizvodio je zastrašujući zvuk koji je kod novopečenih vlasnika Apple II izazivao užas jer su mislili da će im se disketni pogon raspasti. Usput, na jednu disketu je moglo stati i do 360 KB (opet kilobajti) podataka.

Apple II bilo je jedno junačko računalo bez kojega tko zna na što bi danas ličila osobna računala. Možda bi bila lošija, možda bi bila i bolja, ali definitivno ne bi bila ovakva kakva su sada.

I zato, sretan ti rođendan, Jabučice!

Unbeliever @ 22:38 |Komentiraj | Komentari: 6 | Prikaži komentare
srijeda, prosinac 13, 2006
Na današnji dan 1910. godine održan je prvi radio-prijenos iz Metropolitan opere. Upriličio ga je Lee De Forest, američki izumitelj. Iako je u to vrijeme bilo malo vlasnika radio prijemnika De Forest je organizirao direktni prijenos sa pozornice Metropolitana na kojoj je pjevao Enrico Caruso. U eter su otišla dva djela - Cavaleria Rusticana i Pagliacci. Poslije toga iz Metropolitana nije više bilo radio-prijenosa sve do 1922. godine.

Lee De Forest je zapravo krivac za cijelu tu zbrku koju danas imamo u eteru, naime on je izumio veći dio tehnologije potrebne za izgradnju radio predajnika i prijemnika, a ključni izum mu je bio audion, vakuumska elektronička cijev s tri elektrode, kasnije poznata pod imenom trioda. Trioda je omogućila pojačavanje električnog signala i tako otvorila vrata cijeloj nam današnjoj elektronici. Bez nje ne bi bilo ni ovog današnjeg bloga. Kao da je otvorila pandorinu kutiju. Evo kako je izgledao Lee De Forestov audion. Skalamerija, kaj ne?



Prva trioda

Unbeliever @ 22:42 |Komentiraj | Komentari: 1 | Prikaži komentare
subota, srpanj 1, 2006

Hommage prvoj bubi u računalu.

Zašto kažemo kako imamo bug iliti bubu u računalu kad nam nešto zašteka i ne radi onako kako bi trebalo? Kao i kod većine stvari, vjerojatno zato što ih zaista i imamo. U silicijskim integriranim sklopovima od kojih se grade računala obitava jedna posebna vrsta žohara, također od silicija. Vrlo su sitni i nije ih moguće vidjeti drugačije nego pod elektronskim mikroskopom. Ne vjerujete? Uvjerite se! Evo slike jednog takvog žoharčića uhvaćenog kako žuri preko površine integriranog sklopa proizvodnje Hewlett-Packard. To je zasad jedina na svijetu slika te vrste žohara, ali ekipa s floridskog državnog sveučilišta traga i dalje.  

Silicijski žohar u računalu!

Inače, prva službeno zabilježena pojava bube u računala datira iz 1945. godine. Te godine su na Sveučilištu Harvard izgradili jedno od prvih računala na svijetu Mark I. Na njemu je prve programe razvijala, tada mlađahna,a kasnije slavna matematičarka i pričuvna časnica američke vojske Grace Murray Hopper i njezina ekipa. Jednom prilikom je računalo zaštekalo i prilikom traženja uzroka problem pronašli su moljca u jednom releju koji je načinio kratki spoj i tako prouzročio kvar. Grace Murray Hopper o tome je našinila zapis u svom službenom dnevniku a moljca, kao materijalni dokaz, zalijepila ljepljivom trakom uz zapis. Evo i slike na kojoj se vidi ta stranica Graceina dnevnika. 

Buba u dnevniku Grace Hopper.

Nemojte sad odmah požuriti prskati svoja računala Raidom i sličnim preparatima. S obzirom da su ovi žohari stvorenja građena od silicija, na njih ti otrovi ne djeluju. Pravo sredstvo za dezinsekciju integriranih sklopova tek treba pronaći.

Unbeliever @ 09:27 |Komentiraj | Komentari: 1 | Prikaži komentare
I'm a Believer?

Unbelieverovo geslo

"Ne mogu se načuditi u što sam sve prestao vjerovati."

Unbelieverova molitva

Smijeh trese đavolove kosti
Dok tintom mrljam svoje prste.
Bože, grijehe literarne oprosti
Ne marim za ostale vrste.

Unbelieverov životopis

Rođen znatiželjan i ljubopitljiv, rastao čeznući i učeći, sad postajem star i mudar. Naučio sam mnogo i zaboravio toliko koliko neki ljudi nikad neće znati. Znam da ću umrijeti neznalica.

Hum with me ...


Za onih jedan posto...

Index.hr
Nema zapisa.