蒸汽火车拐弯的原理可以简单地描述为:通过蒸汽机或内燃机驱动车轮,产生力和重心偏移的组合作用,将火车车头偏向弯道的内部,从而使火车能够沿着曲线行驶。
具体来说,蒸汽火车的车轮上有一个叫做吸气管的机构,当火车行驶的时候,吸气管会不断地将空气吸入其中,形成一定的压强。同时,蒸汽机在产生动力的同时也会导致火车重心偏向外侧,在车轮上形成侧向力。这两个作用相结合,使火车车头偏向弯道的内部,从而能够顺利地通过弯道。
此外,蒸汽火车的轨道也有助于车辆偏转。例如,火车轨道的内侧会相对于外侧高出一些,使车轮能够跟随曲线的倾斜度,进一步减小火车车身对轨道所施加的横向力。
早期的蒸汽火车,如1804年英国制造的世界上第一台蒸汽机车,时速为5~6公里。
到了十九世纪,多数的列车都改由蒸汽机车牵引,一般蒸汽火车的速度为60千米/小时。
也有一些蒸汽火车的速度可以达到80千米/小时,这是蒸汽火车的最高速度。
总的来说,蒸汽火车的速度远低于现代火车的速度。
蒸汽火车拐弯的原理和普通列车相同,即使用车轮和铁轨之间的侧向力来使列车转弯。当火车进入弯道时,车轮会向相反方向施加一个力来抵消向心力,从而保持火车的平衡和稳定性。
为了实现这个原理,蒸汽火车采用前后轮距不同的设计,后轮比前轮稍微靠内一点,这样在铁路弯道上,车轮侧向力的分布就不同,从而使火车可以顺利地转弯。