在羽毛上滑行 滑雪板火车又快又节能
文章出处：人民网-环球时报青云   发布时间：2005-04-05  


　　冬天来了，雪地上又出现了滑雪爱好者飞驰的身影。几位美国科学家在滑雪时灵机一动，把滑雪板和火车联系起来，也许能发明出像滑雪板一样的火车，不过积雪是用羽毛来代替的。　

　　根据牛顿定律，如果运动的物体不受到地面的摩擦力或者其他阻力的作用，它将按照原有的速度一直运动下去；摩擦力越小，速度的损失就越小。在地球上所有的运动中，速度的降低大多是地面摩擦力在作怪。纽约市立大学城市学院生物医药和动力工程系的华裔科学家吴倩红（音译）和她的同事最近在探讨滑雪的摩擦力问题时，产生了制造“滑雪板火车”的构想。研究表明，积雪表面存在的液态水层，会降低滑雪时的摩擦力；并且当滑雪板滑过积雪时，也会挤压出原先填充在下方雪冰晶孔隙中的空气，这些气体亦能造成向上的压力作用在滑雪板上，使滑雪板就像滑行在气垫上，可大大地降低摩擦力。　

　　研究小组将雪填充在一个封闭的圆柱体中，并用活塞压缩，测量产生的压力。结果发现在压缩的1.5秒左右的时间内，气体被大量挤压出来，气压骤增。再经过0.5秒后，雪花之间的气体挤压殆尽，因此其中的气压又下降至零。这个实验说明，只要滑雪板的速度足够快，就不会让蓬松的积雪立即下陷，这样它们也可以不断地获得挤压积雪而产生的很高的瞬间气压，这个气压把滑雪板顶起来，让滑雪板与积雪之间的摩擦力变得很小，这样滑雪者就能保持高速前进。　

　　目前，各国研究人员提高火车速度的重要手段之一就是减小火车与轨道的摩擦力，磁悬浮火车就是根据这个思路研制出来的。因此，也可以根据滑雪的原理来制造低摩擦力的火车和路面。不过，积雪受地域、气温和季节的限制不能直接用于铺设火车轨道。吴倩红和她的同事认为，可以用类似积雪的材料来制造低摩擦、长寿命的火车路面。他们用具有蓬松、多孔特质的羽毛取代积雪来进行气压实验。根据实验结果推算，若用宽2米、下方装填10厘米厚羽毛的路面取代火车轨道，可以支持一节长25米、50吨重的火车几乎毫无摩擦力地滑行在平台上，不过，火车必须是以超过136公里/小时的高速前进才行。目前运营的轨道列车为了克服轨道的摩擦力需要耗费巨大的能量，而新型的“滑雪板火车”不但可以提速，更重要的是可以减少火车所需的燃料，降低运营成本。

　　若要使“滑雪板火车”进入实用阶段，还有不少问题需要克服。首先，火车的底盘构造要重新设计，以便适合在羽毛上滑行。“滑雪板火车”也需要一部分轨道，因为在火车启动和速度不够快时，需要用车轮支撑重量进行加速，就像滑雪者滑行途中用脚蹬地面加速一样，所以车轮必须可以伸缩自如。而且拿羽毛来铺轨道实在不便宜，需要寻找替代材料，比如填充枕头的合成纤维。此外，让火车在羽毛上高速滑行，不少人对它的安全性表示担忧。