گام به گام فعالیت 4-3 صفحه 88 درس 4 فیزیک (1) رشته ریاضی (دما و گرما)

1) شکل (الف) تصویری واقعی از دو قسمت متوالی خط آهن (ریل راه آهن) های قدیمی را در گذشته نشان می دهد. اگر فاصله خالی بین این دو قسمت به حد کافی زیاد نمی بود، چه مشکلی پیش می آمد؟

2) امروزه بین قسمت های متوالی خط آهن فاصله ای در نظر گرفته نمی شود و این قسمت ها پشت سرهم جوشکاری می شوند (شکل ب). تحقیق کنید در این روش چگونه مشکل ناشی از انبساط در یک روز گرم تابستانی برطرف می شود؟

1) در هر دو شکل فاصله با شکاف های انبساطی برای انبساط تعبیه شده است تا دو بخش خط آهن در روزهای گرم فضایی برای انبساط داشته باشند. عکس جاسبی در اینترنت از خطوط ریل قدیمی وجود دارد که به دلیل عدم تعبیه چنین فاصله هایی خطوط کج و معوج شدند.

2) خطوط ریل جدید دارای چنین فضاهایی برای انبساط نیستند. آنها به طور پیوسته به هم جوش خورده اند. این ریل ها زمانی درست می شوند که دما حدودا برابر با میانگین کمینه و بیشینه دمای سالیانه در منطقه مورد نظر باشد. با این تدبیر دامنه تغییرات دما که موجب تغییر طول ریل می شود کاهش می یابد و بنابراین حتی در صورتی که ریل دارای شکاف های انبساطی باشد نیز انبساط آن تا نصف کاهش می یابد. (توجه کنید که اگر در انتهای میله ای را محکم ببندیم و مانع انبساط و انقباض آن شویم و سپس دما را تغییر دهیم، گیره های دو انتهای میله مانع انبساط و تراکم میله می شود و اگر تغییر دما بسیار زیاد باشد، همان طور که در قسمت 1 گفتیم ممکن است میله تغییر شکل دهد تا اینکه حتی ممکن است بشکند. محاسبات مربوط به این پدیده را می توان در مبحث تنش گرمایی در کتاب های پیشرفته جستجو کرد.)