ثقافة علمية-الدرس(‏١٢‏)‏-النقل بالسكك الحديدية والقطارات

-النقل يمثل مرحلة هامة في تاريخ الحضارة الإنسانية
أدى لتغيير واضح في نمط الإنتاج وتنمية النشاط الإقتصادي.
-أهمية ‏
ذلك ‏
تعود ‏
لأن ‏
اليابسة ‏
مأوى ‏
الإنسان ‏
ومحال
عمران ونشاطه.
-يعتبر النقل بالسكك الحديدية أرخص وسائل النقل البري
وأكثرها فعالية.



القاطرات وأنواعها:

القطار:
عبارة عن مجموعة عربات متصلة على خطوط السكك
الحديدية التي يتم سحبها أو دفعها من خلال عربة أو عدة
عربات قاطرة.

القاطرة:
ذلك الجزء من القطار الذي يعمل على سحب العربات
وتحوي بشكل رئيس الطاقة المحركة لجميع أجزاء القطار.


المحرك:
هو مجموعة آلات تحول الحرارة الناجمة عن احتراق
الوقود إلى طاقة ميكانيكية قادرة على القيام بشغل.


س١:‏ كيف يتم تقسيم القاطرات‏?وما أنواعها‏?‏
بناء على نوع المحرك بخارية ‏,ديزيل,‏ كهربائية,مغناطيسية.


أولا:‏ القاطرات البخارية:
يستخدم هذا النوع محرك الاحتراق الخارجي لإنتاج الطاقة
المحركة.

س:‏ ما المقصود بمحرك الاحتراق الخارجي‏?ولماذا سمي
بهذا الإسم‏?‏
هو محرك يتم فيه استخدام الطاقة الحرارية الناتجة عن ‏
حرق الفحم لإنتاج الطاقة المحركة للقطار.
سمي بذلك لأن مصدر حرارته خارجة عنه,يحترق الوقود
في فرن خارجي.


التركيب:
يتكون من وعاء لتسخين الماء(مرجل)‏,‏ واسطوانة تحوي
مكبسا قابلا للحركة,ومجموعة من أذرع التدوير,والمسننات,
والعجلات.

س:‏ كيف يعمل محرك الاحتراق الخارجي‏?‏
١-يتم حرق الفحم لإنتاج حرارة عالية لتسخين الماء في ‏
المرجل.
٢-يتبخر الماء نتيجة الحرارة العالية.
٣-يدخل البخار عبر الصمام إلى الإسطوانة التي تحوي
المكبس.
٤-يدفع حفظ البخار المكبس في حركة ترددية.
٥-تنتقل الحركة عبر مجموعة من الأذرع لتحرك العجلات
حركة دورانية.

ثانيا:القاطرات العاملة بمحركات الديزل:
نتيجة للطلب على الفحم والحطب لتشغيل المحرك
البخاري أصبح حافزا للبحث عن وقود أخف فاستخدمت
القاطرات المتحركة بفعل الطاقة الناتجة فمن حرق ‏
الوقود(الديزل) بداخله وهو المحرك الاحتراق الداخلي.


التركيب:
يتكون من غرفة احتراق ومكبس واسطوانة وصمامات
ومجموعة من أذرع التوصيل والتروس.


س١:علل:سمي محرك الاحتراق الداخلي بهذا الإسم‏?‏
لأن مصدر حرارته ناتج عن الاحتراق بداخله
‏(يحترق الوقود داخل اسطوانة) ويتم تحويل الطاقة
الحرارية إلى طاقة ميكانيكية لإنجاز شغل.


س٢:أذكر مراحل دورة محرك الاحتراق الداخلي‏?‏
شوط السحب,شوط الضغط,شوط القدرة,شوط ‏
التصريف.

س٣-‏ ما الأسباب التي أدت إلى تصميم محرك الاحتراق
الداخلي‏?‏
١-الطلب المتزايد على الفحم والحطب لتشغيل
المحرك البخاري.
٢-الحاجة لمحركات أكثر فاعلية.
٣-اكتشاف النفط.


س٤:‏ ما هي مميزات القاطرات العاملة بالديزيل‏?‏
١-تعمل بفاعلية وقدرة عالية لتحريك القطارات بسرعة
كبيرة.
٢-تعمل لساعات متتابعة دون إجهاد.
٣-يمكن تشغيلها وإيقافها بسهولة.
٤-تستهلك الوقود أثناء تشغيلها فقط.


علل:لا يمكن أن تصل فعالية المحركات 100%‏ ?
بسبب ‏:١-الاحتكاك والاهتزاز.
٢-الضجيج والشغل الضائع في نقل الحركة للعجلات.

ثالثا:القطارات الكهربائية:

س١:كيف ‏
تعمل ‏
القاطرات ‏
الكهربائية‏?‏
بالمحرك الكهربائي,حيث توصل بالكهرباء مباشرة عبر خط
أرضي ثابت كما في مترو الأنفاق,أو بخطوط مرتفعة على
أعمدة عند حركة القطار فوق سطح الأرض.

س٢:مم يتركب‏?‏
ملف قابل للدوران حول محور ثابت في مجال مغناطيسي
منتظم وقوي.

س٣:ماهي فكرة عمله‏?‏
١-يعتمد على مبدأ عمل المحرك الكهربائي على القوة التي
يؤثر لها مجال مغناطيسي دائم في ملف يمر فيه تيار ‏
كهربائي.
٢-تسبب قدرة القوة المغناطيسية حركة الملف حركة
دورانية مستمرة.
٣-تؤثر في عزم الدوران مساحة الملف,شدة التيار المار
فيه,شدة المجال المغناطيسي,عدد اللفات.


س٤:‏ أذكر مميزات القطارات العاملة بالطاقة الكهربائية‏?‏
١-سهولة تركيبها.
٢-قلة تلويثها.
٣-قدرتها على انتاج طاقة كهربائية.
٤-كفاءتها العالية ولقدرتها على النقل.

رابعا:القاطرات المحمولة مغناطيسيا:

س١:ماهو القطار المحمول مغناطيسيا‏?‏
هو قطار يعمل بفعل المحرك الكهربائي كما في القاطرات
الكهربائية وتستخدم فيها ملفات حث ضخمة لتوليد مجال
مغناطيسي يعمل على رفع القاطرات عن مسربها,مما
يؤدي لتقليل قوي الاحتكاك مع المسلك.
حيث يرفع القطار بتأثير قوي التنافر بين الأقطاب المتماثلة.


س٢:ماهي مميزات هذه القطارات‏?‏
١-التحرك بفعل محركات كهربائية خطيرة بسرعة
كبيرة تتجاوز ‏500‏ كم/ساعة.
٢-انخفاض مستوى الضجيج.
٣-انخفاض مستوى استهلاك الطاقة.
٤-انخفاض الحاجة إلى الصيانة الدائمة للقضبان
والعربات.
٥-معايير عالية من الأمان.



س٣:علل :قلة استخدام القاطرات المحمولة
مغناطيسيا‏?‏
بسبب:‏ ‏١-‏ التكلفة العالية لإنتاجها.
٢-المخاطر الصحية الناتجة عن شدة المجال
المغناطيسي القوي.

السكك الحديدية:

س١:ما المقصود بالسكك الحديدية‏?‏
خطين من الفولاذ الصلب مثبتين على عوارض
اسمنتية أو خشبية مبنية على أرض مستوية مفروشة
بالحصى تمثل واسطة النقل والحركة للقطارات.



س٢:أذكر الإعتبارات الفنية التي يجب مراعاتها عند
مد خطوط السكك الحديدية‏?‏
١-الجدوى الإقتصادية.
٢-دراسة الخواص الطبيعيةللمناطق.
٣-اختيار السطح المناسب.
٤-تجنب اتلاف الغابات والمنتزهات.
٥-تسوية الأرض وفرشها بالحصى.
٦-توفير القضبان الفولاذية الملساء المقاومة للتآكل.
٧-الإنتباه للشروط الفنية التي تمنع التقوس.


س٣-التحديات ‏
التي ‏
تواجه ‏
النقل ‏
بالسكة ‏
الحديدية‏?‏
‏(س:أذكر أهم التحديات التي تواجه عمل السكك
الحديدية‏?)‏.
١-اكتشاف النفط واستخدام الأنابيب في نقل النفط.
٢-المنافسة الشديدة مع وسائل النقل الأخرى الأكثر
مرونة.....سيارة,شاحنة,طائرة.
٣-السرعات العالية للقطار تكلف استهلاك الطاقة ‏
العالي ‏,وخطوط خاصة ليتمكن القطار من تغيير
اتجاهه.

علل:تحتاج القطارات السريعة إلى خطوط حديدية
ذات أقواس كبيرة‏?‏
ليتمكن القطار من تغيير الاتجاه والحفاظ على سرعته
وتوازنه.

س٤:بم يمتاز النقل بالسكك الحديدية عن غيره‏?‏
١-قدرته على نقل البضائع مسافات كبيرة.
٢-سرعة الحركة.
٣-الراحة والأمان.
٤-قلة التكاليف وسهولة التواصل بين المناطق.


س٥:علل:دخول القطار ميدان المنافسة مع السيارة
والطائرة‏?‏
١-وسائل الراحة والأمان.
٢-التطور الهائل في السرعة.
٣-التحكم المركزي المحوسب في اشارات المرور.
٤-تنظيم أوقات السير بدقة وتقوية أجهزة الإيقاف.