Виртуальная экскурсия

Открытый урок по предмету

«Физика на железнодорожном транспорте»

«Экскурсия на сортировочную

станцию»

Преподаватель: Коновалова В.А.

2015 г

Слайд №1. Виртуальная экскурсия "Физика в вашей профессии"

Слайд №2.

Цель экскурсии: обзор тем, показать проявление законов физики, повторить правила поведения на железной дороге.

Оборудование: видеоролики: "Техника безопасности на железнодорожном транспорте", "Сортировочная станция", "Высокоскоростные поезда".

1.Преподаватель: Я хочу напомнить вам, что физика очень важная наука. объясняющая многие процессы в природе, в том числе и процессы происходящие на железнодорожном транспорте.

Слайд №3.

Трудно было человеку миллионы лет назад,

Он совсем не знал природы,

Слепо верил в чудеса,

Он всего, всего боялся.

И не знал, как объяснить

Бурю, гром, землетрясенье

Трудно было ему жить.

И решил он, что ж бояться

Лучше просто все узнать.

Самому во все вмешаться

Людям правду рассказать,

Создал он земли науку,

кратко "физикой" назвал.

Под названьем тем коротким

Он природу узнавал.

Любая экскурсия сопровождается инструктажем по технике безопасности . Вы обязательно запишите все пункты по безопасному нахождению людей на железнодорожном транспорте.

Просмотр видеоролика "Техника безопасности".(Студенты ведут конспект).

Рассмотрим применение законов физики в некоторых процессах на железнодорожном транспорте.

Просмотр видеоролика "Сортировочная станция".

а). Движение вагонов на сортировочной горке.

Слайд №4.

Экскурсовод 1: Давайте рассмотрим каким законам физики подчиняется поведение вагонов на сортировочной горке. Локомотив подает состав, толкая впереди себя вагоны на возвышение с определённой скоростью. При этом процессе локомотив совершает работу и потенциальная энергия вагонов возрастает. Скорость движения вагонов невелика, порядка 1,5 м/с. Высота возвышения горок всего 3-4 метра. Учитывая, что длина вагона 14 м, то получается, что при подача вагонов на вершину- "горб горки" со скоростью 1,5 м/с они будут следовать друг за другом с интервалом времени ∆t=l/v₀= 9 с. Проходя "горб " вагоны, предварительно отцепленные, начинают скатываться вниз вдоль наклонной плоскости горки с ускорением g*sinα, где α-угол наклона горки. В конце горки они будут иметь скорость v=√v₀²+2gh , приблизительно равную 8 м/с. Разогнанные вагоны направляются диспетчером по разным путям в зависимости от их назначения.

Таким образом, движение вагонов на сортировочной горке, рельеф самой горки позволяют рассчитать законы ускоренного движения "Кинематики".

б). Тормозные позиции.

Слайд №5.

Экскурсовод 2:

Пневматическая почта — любопытнейший вид системы перемещения как почты, так и небольших грузов под действием сжатого или разреженного воздуха. По особым трубопроводам, расположенным под землей, специальные контейнеры -капсулы на приличной скорости переносятся из одной точки в другую. Название почты прозрачно: оно происходит от греческого слова «пневматикос» — «воздушный».

Кстати говоря, греческие «корни» пневмопочты самые настоящие. Ведь первыми использовать сжатый воздух научились древние греки. Так, древнегреческий физик-изобретатель Ктесибий Александрийский сконструировал гидравлис , вакуумный насос. Свои мысли Ктесибий изложил в ряде научных работ, включая труд «О пневматике».

Большое влияние на развитие пневмотранcпорта оказал древнегреческий инженер Герон Александрийский, живший в I веке до н.э. Основы пневматики были описаны им в знаменитом трактате «Пневматика».

Используя небольшую разницу давлений в трубе, на объект, помещенный в трубу, воздействует сила, способная придать объекту некоторую скорость.

В 1792 году сжатый воздух впервые применили для транспортировки письменных сообщений по трубе. Существует два типа пневмопочты («внутренний»), когда система располагается в одном здании. Другой тип («внешний») — пневматическая почта, связывающая различные районы или здания. Это мы видели в видеоролике.

Летом 1861-го в Лондоне была продемонстрирована пневматическая транспортная дорога. По трубам были успешно перевезены груз весом до трех тонн и даже несколько пассажиров, помещенных в лежачем состоянии в четырехколесную вагонетку.

Российская империя также не осталась в стороне от прогресса — на отдельных почтамтах Санкт-Петербурга и Москвы была установлена пневмопочта для ускорения перемещения корреспонденции.

Большое значение в СССР пневмопочта приобрела на железных дорогах. Одной из первых подобная система была пущена в эксплуатацию в 1959 году на станции Ленинград-Сортировочный-Московский.

С течением времени пневматическая почта приобрела такие преимущества, как: подземное расположение, высокую скорость передачи, а также возможность транспортировки небольших предметов. Это последнее свойство позволило пневматической почте выжить и в эпоху «тотального» электронного обмена информацией.

И в наши дни пневмопочта в отдельно взятых учреждениях исправно функционирует в частности на железнодорожном транспорте. Естественно, чугунные трубы ушли в прошлое, уступив место полимерным. Да и остальное оборудование тоже современное: программируемые микрочипы, операционные системы, компрессоры, стабилизированные источники питания, блоки управления компрессором, оптические датчики, рабочие станции с пультами управления и т.п.

И подобных примеров функционирования пневматической почты в наши дни можно приводить много…

Объясняя работу пневмапочты, я употреблял слова давление, пневматика. Это понятия, которые формирует раздел физики –«Молекулярная физика». , в основе работы пневмапочты лежит работа газа.

в). Работа тормозной позиции .

Слайд №6

Экскурсовод 3:

Первое торможение вагонов предназначается в основном для формирования необходимых интервалов следования и осуществляется одной или двумя тормозными позициями в горочной зоне, а прицельное торможение происходит в парковой зоне. Помимо известных на российских железных дорогах клещевидно-нажимных замедлителей в горочной зоне применяют замедлители с другими принципами торможения. Так, на расположенных недалеко от жилых зон сортировочных горках для гашения скорости используют рельсы с резиновым покрытием. Сила трения при движении металлического колеса по резине регулируется положением замедлителя, таким образом отбирая значительную часть кинетической энергии отцепа. Перспективными считаются тормозные средства на постоянных магнитах, которые наиболее эффективны при высоких (выше 20 км/ч) скоростях движения отцепов.
Для торможения в парковой зоне на многих сортировочных горках устанавливают большое количество точечных замедлителей, обеспечивающих квазинепрерывное регулирование скорости. Наибольшее признание получили точечные гидравлические поршневые замедлители. Их тормозное воздействие возникает при наезде гребня колеса вагона на поршень замедлителя, укрепленного на шейке рельса . Избыточная кинетическая энергия гасится благодаря перемещению поршня вниз, если превышена скорость скатывания отцепа. В поршневых замедлителях располагаются датчики скорости. 

Распространяются также гидравлические спиральные замедлители. Во время прохода вагона по нему гребень колеса взаимодействует со спиральным выступом цилиндра , и он делает один оборот. Если скорость вагона меньше той, на которую отрегулирован замедлитель, то его клапан не препятствует перетеканию жидкости из одной полости в другую, и торможение не происходит. В случае превышения указанной скорости замедлитель создает максимальное тормозное усилие. При необходимости пропуска маневрового локомотива специальное пневматическое устройство отодвигает спиральный замедлитель от рельса. Кроме того, на ряде сортировочных горок в парковой зоне устанавливаются гидравлические ускорители, работающие при скорости отцепа ниже установленного предела.
В задачи парковой тормозной позиции входит прицель­ное торможение вагонов и установление скоростей, дос­таточных для того, чтобы они докатились до расчетной точки на сортировочном пути. При этом скорость соударения отцепов в парке не должна превышать 5 км/ч.

Силовая система клещевидно-нажимного пневмогидравлического замедлителя ВЗПГ состоит из соединенных шарни­ром одноплечих рычагов с укрепленными на них тормозными балками и шинами. Усилие нажатия создается с помощью гори­зонтально расположенных гидравлических цилиндров. Давление жидкости, подаваемой к этим цилиндрам, регулируется в пневмогидравлическом приводе. За счет применения пневмогидравлического привода и оригинальной конструктивной схемы удалось до­биться уменьшения габаритных размеров и веса замедлителя на 25 %, улучшить его быстродействие, сократить более чем в 2,5 раза рас­ход энергоресурсов, облегчить доступ к его механическим узлам. В то же время использование гидравлической аппаратуры потре­бовало более высокого качества изготовления, монтажа и техни­ческого обслуживания тормозной системы и привода.

Преподаватель: Мы слышали слова трение, пневматика, гидравлика, которые объясняются законами механики и молекулярной физики.

Преподаватель: Посетив железную дорогу, мы не можем отказать себе в том , чтобы посмотреть на высокоскоростные поезда.

Просмотр видеоролика "Высокоскоростные поезда".

Слайд №7.

Проблемный вопрос: почему на наших дорогах пока невозможно использовать высокоскоростные поезда?

Слушаем ответы студентов.

Домашнее задание: оформить отчёт об экскурсии.