kika schreef:De volgende vraag is wat er gebeurd als er plotse afkoeling gebeurd, door bvb. een sproeitrein
Of: de sproeitrein van moeder natuur: een onweersbui!
Dan krijg je plaatselijk een mindere drukkracht, en als het een winterzonnetje was, zou je een wat grotere trekkracht kunnen krijgen. Maar het principe blijft: de (oneindig) langgelaste rail zit met dwarsliggers zo vast in het ballastbed, dat hij wel kracht zet, maar geen beweging veroorzaakt, dus er wordt geen arbeid verricht. Er is geen uitweg voor de kracht, of het nou duwen of trekken betreft.
Iemand schreef me dat het moeilijk te begrijpen is dat de ademruimte van het langgelaste spoor bij het uiteinde van een spoorstaaf van een aaneengelast bundelspoor van 600 meter blijkbaar even groot is als bij een stuk van 10 kilometer op de vrije baan.
Met dat niet toenemen van de benodigde ademruimte als er sprake is van een veel langer stuk aaneengelast spoor had ik zelf ook moeite, en als je iets zelf niet helemaal snapt is het lastig om het aan een ander duidelijk te maken! Net als wanneer je zelf iets heel goed aanvoelt trouwens.
Ik heb nog een hoopgevende tekst op een andere vindplaats gelezen, en vind daarin ook weer nét niet wat ik nodig heb. Er staat letterlijk zelfs dat de spoorstaven willen uitzetten in de zomer,
en dat ook doen. Ja, zó komen we er niet!
http://www.technopolis.be/nl/?n=4&e=360 ... SSID=3a4cb
De clou is dat ze wel
willen uitzetten,
maar we hen dat niet gaan toelaten, omdat alles aan elkaar vastgelast is, en klemvast met dwarsliggers aan het ballastbed vastzit. Als gevolg daarvan bouwt zich bij het warmer worden van de railstaaf een kracht op waar geen uitweg voor is!
Bijgevolge ben ik maar weer zelfstandig na gaan denken hoe dit aansprekend uit te leggen is. (En dan zal ik morgen met een beetje pech weer wel een tekst vinden waar het wél bevattelijk wordt uitgelegd ... )
Ik bedoel; het is gewoon mechanica en natuurkunde, en zó mysterieus hoeft dat toch niet te worden?
We nemen (in gedachten) een tien meter lange witgeverfde houten balk zoals van een dakconstructie van een bedrijfshal of schuur.
Daarop bevestigen we een dikke stalen strip met om de vijf centimeter een gat erin. Ongeveer zo dik als een lineaal of iets dikker. We leggen die strip op de balk en boren onder elk gaatje een gat in het hout en schroeven dan met een houtschroef in elk gaatje de strip stevig op de balk vast. Om het makkelijk uit te leggen moet er eerst wél virtueel heel wat werk verzet worden hè!
Nu leggen we die balk ergens waar de zon krachtig op de metalen strip kan schijnen, zodat die lekker heet wordt, net als een spoorstaaf dat zou doen. De strip was eerst 25 graden warm, en wordt met 55 graden echt zowat te heet om aan te pakken.
De uitzettingscoëfficient van staal zou over tien meter dan toch wel een verlenging in de ordegrootte van een 3,6 mm kunnen veroorzaken, dat wil zeggen, als er geen schroeven in zaten. Nu zit de strip overal aan de houten balk vast, en die zet voorlopig nog niet mee uit omdat die wit geverfd is. Bovendien is de luchttemperatuur zélf geen 55 graden, maar alleen de blanke stalen strip wordt in de zon zo warm.
De middenste schroef hoeft eigenlijk geen kracht op te vangen, want het midden van de strip wil nergens naar toe: het zijn inderdaad juist de uiteinden die weg willen kruipen.
Voor de acht gedeelten van een meter aan weerszijden van het midden zou je je kunnen voorstellen dat deze gedeelten zeker wel langer willen worden en dus met hun uiteinden een beetje zouden willen opschuiven, maar dat ze geen kant op kunnen, want het gedeelte ijzer er naast belet zijn buurman om op te schuiven.
Voor de twee gedeelten van een meter aan de uiteinden geldt dat verhaal in afnemende mate, en bij de laatste schroeven is de hier niet in toom gehouden duwkracht maximaal en zal de schroef zich echt wel een beetje opzij in het hout gaan dringen, theoretisch aan elk uiteinde dus ééntiende van die 3,6 mm = 0,36 mm.
Voor de vergelijking met een langgelast spoor moet je je nu voorstellen dat een oneindig lange spoorstaaf ook bij sterke verwarming plat op aarde blijft liggen, niet door schroeven in een balk maar door het gewicht van de betonnen dwarsliggers, terwijl de neiging tot verplaatsing in lengterichting tegengehouden wordt door alle dwarsliggers in het ballastbed. Tevens zorgen met extra ballast verzwaarde schouders van het ballastbed ervoor dat de dwarsliggers nergens opzij weg kunnen schuiven.
Overal ontstaat bij verwarming dus een drukkracht en bij afkoeling een trekspanning waar géén uitweg voor wordt geboden.
Maar omdat aan alles een eind komt, houdt deze uitleg geen stand bij het echte uiteinde van de spoorstaaf, bijvoorbeeld waar er een beweegbare brug is. Daar kan de opgewarmde spoorstaaf zich niet afzetten tegen een aangrenzend gedeelte. Het komt erop neer dat we pakweg de laatste tientallen tot enkele honderden meters (zoiets las ik ergens) wél enige bewegingsvrijheid moeten gunnen, en daarom maken aan het einde van dat zich wél onbedwingbaar strekkende gedeelte dus maar we een compensatielas en een kort stukje gewoon spoor tot aan het landhoofd van de beweegbare brug.
Je kunt ook denken aan een rij dikke mannen op terrasstoeltjes. Die gaan allemaal stijf tegen elkaar aan zitten (met hun bovenarmen; de stoeltjes raken elkaar niet) en dan een copieuze maaltijd verorberen, waardoor ze allemaal iets dikker worden. Dan zullen het de buitenste paar mannen zijn die met stoel en al scheefgedrukt worden en omvallen, terwijl de andere mannen meer naar het midden toe alleen maar meer klem komen te zitten.
Bij een rij van twintig mannen zal dat even goed zo zijn als bij een rij van 2000 mannen; het zijn in beide omstandigheden de paar buitenste mannen die in het uiterste geval om kunnen kieperen, maar zolang ze gedeeltelijk scheefhangend in beperkte mate terugduwen tegen de mannen in het midden, zullen die laatsten zich wel meer klemgezet voelen dan voor het eten, maar nog geen kant op kunnen.
