Waarom gebruiken treinen metalen wielen en auto's rubberen banden?

Voertuigen zijn er in vele soorten en maten, en ze gebruiken allemaal verschillende technologieën om efficiënt te werken. Auto's en bussen die over de weg rijden, gebruiken bijvoorbeeld rubberen banden, terwijl treinen en metro's die op rails rijden, metalen wielen gebruiken. De reden achter deze verschillende keuzes komt neer op één cruciale factor: wrijving.

Wat is wrijving?

Wrijving is de kracht die optreedt wanneer twee oppervlakken met elkaar in contact komen en hun beweging weerstaan. Hoe gladder de contactoppervlakken, hoe minder wrijving er is, waardoor ze sneller ten opzichte van elkaar kunnen bewegen.

Bij het ontwerpen van voertuigen speelt wrijving een sleutelrol. De snelheid waarmee een voertuig rijdt en het soort terrein dat het bestrijkt, hebben grote invloed op het soort wielen dat het nodig heeft.

Waarom gebruiken treinen metalen wielen?

Treinen zijn ontworpen om met hoge snelheid over lange afstanden te reizen en enorme ladingen te vervoeren. Ze lopen op gladde, gelijkmatige banen, waardoor ze snelheid kunnen behouden met minimale wrijving. Metalen wielen verminderen de wrijving aanzienlijk – met maar liefst 85% tot 99% – vergeleken met andere materialen. Dit komt omdat zowel de rails als de wielen van glad metaal zijn gemaakt, waardoor een efficiëntere, wrijvingsloze beweging mogelijk is.

Bovendien hoeven treinen niet abrupt te stoppen. Met hun enorme gewicht en kracht zijn ze afhankelijk van momentum om in beweging te blijven, wat betekent dat ze geen wielen nodig hebben die veel wrijving veroorzaken. Rubberbanden, die veel meer wrijving zouden veroorzaken, zouden aanzienlijk meer energie vergen om de zware trein te verplaatsen, waardoor ze onpraktisch worden.

Waarom gebruiken auto's rubberen banden?

Auto's daarentegen moeten over wegen rijden en hebben vaak te maken met oneffen, onvoorspelbare terreinen, zoals kuilen en onverharde wegen. Om dit aan te kunnen, hebben auto’s wielen nodig die een sterke grip bieden, wat mogelijk wordt gemaakt door rubberen banden. De wrijving tussen het rubber en de weg geeft het voertuig de tractie die het nodig heeft om veilig en soepel te rijden.

In tegenstelling tot treinen moeten auto's regelmatig stoppen en starten. Rubberen banden vergemakkelijken snel stoppen en starten en zorgen voor de nodige wrijving voor veilig rijden. Bovendien zijn rubberen banden goedkoper en gemakkelijker te vervangen dan metalen wielen, waardoor ze een meer praktische keuze zijn voor voertuigen die regelmatig aan slijtage onderhevig zijn.

Conclusie: Wrijving definieert het wielontwerp

Concluderend is wrijving de belangrijkste factor die het ontwerp van wielen voor verschillende soorten voertuigen beïnvloedt. Treinen, die snel moeten kunnen rijden met zware lasten, gebruiken metalen wielen om de wrijving te verminderen. Auto's, die over gevarieerd terrein moeten navigeren, hebben rubberen banden nodig om de wrijving te vergroten en de tractie te verbeteren.