星空大讲堂（第44期）：你不知道的高铁

中国铁路是中国境内的一种交通运输形式，为国家的重要基础设施、大众化的交通工具，在中国综合交通运输体系中处于骨干地位。中国铁路发展至今，经历了太多的不平凡，经过一个多世纪的建设和发展，高速铁路达3.5万公里，位居世界第一，生动展现了我国铁路从起步艰难到今天高铁纵横的坎坷经历。9月18日15:00，三达书院邀请公共课教学部张勇老师在书院意空间开展星空大讲堂（第44期）活动，带领学生从与生活联系紧密的交通工具高铁入手，阐释高铁运动所涉及到的相关物理原理和方法。

在活动开始，张老师提出了“无缝钢轨热胀冷缩怎么办？动车组是怎么转弯的？高铁加速的影响因素？”三个问题。在活动中张老师分析了材料的热膨胀规律和限制伸缩温度力的数量级，用具体的原理解读和计算数据说明无缝钢轨热胀冷缩控制的意义和方法，引申出无缝钢轨铺设过程中的关键技术。中国高铁在铺设的时候会尽量选择最佳温度铺设，使钢轨的伸缩值在最小范围内，这样不管温度上升还是下降，钢轨的伸缩始终都控制在最小范围内。

在高速行驶中的列车过弯时在离心力的影响下必然会造成车辆摇晃、倾斜的现象，但通过合理设置曲线半径、超高、缓和曲线以及夹直线等指标，高铁在转弯过程中的影响会降到较低的范围内。张老师结合动车弯道运动的向心力产生过程，阐述铁路外轨超高设计的意义；利用实物和3D动画演示动车转弯的实质，剖析车轮踏面和钢轨接触点的位置的变化过程。联系生活介绍轮周牵引力和粘着力的关系，阐述动车牵引力和运行阻力的由来，利用牛顿定律具体计算了动车加速度的数量级。

张老师在活动中利用物理知识为同学们详细的解释了高铁运行的相关问题，并且提出了一些适当的解决方法。对生活中简单的现象进行科学的分析和解算，培养学生勤于专研、乐于学习的优良学风，树立学生的爱国主义情怀。国家发展越来越迅速，交通越来越便捷，人们的出行也越来越方便。七十载出行变迁谱写着祖国繁荣发展新华章，幸福的未来可期，美好的生活可盼。

（撰稿：杜焕平）

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