火车速度有没有上限？

关于火车速度限制的问题,发现右棍棍同学们还存在这样哪样的问题， 本歪不得不在百忙中抽出时间，呕心沥血再给你们科普一下基本知识.

首先限定一下我这里所说的火车,免得有人胡搅蛮缠。

我说的火车是指传统意义上的火车,是靠车头与轨道之间的摩擦力（静摩擦力）在地面行走的火车，是二维空间的交通工具。

而磁悬浮列车是利用电磁场的吸引力或者排斥力使车体浮起,依靠电磁场的磁力（排斥和吸引）作用行驶，因为没有与轨道的直接接触, 所以没有火车头与轨道之间摩擦力的问题。

严格的说，磁悬浮列车不是二维空间的交通工具，应当划入跟飞机一类的空间飞行器之列， 本歪觉得叫地面飞行列车更为形象。

几乎所有地面行使的交通工具主要是依靠静摩擦力来移动的，所谓静摩擦力，是当两个接触的物体之间有相对运动趋势的时候，接触面会产生妨碍这种相对运动趋势的阻力，这个阻力就是静摩擦力。请注意，是运动的趋势，而不是事实上的运动。这个阻力虽然妨碍两个物体之间做相对运动，但不一定是物体相对地面运动的阻力，有时候是推力。

例如火车，当车轮受到来自发动机的扭力而顺时钟转动时，车轮对铁轨产生了相对往后滑动的趋势，此时接触面产生的阻碍这种相对滑动趋势的静摩擦力是往前的，火车就是靠着这个往前的静摩擦力向前驶动的，这个跟你走路脚往后使劲而摩擦力让你往前行的道理一样。

如果你有在冰雪天地车陷在某个坑中出不来的经历，你应当知道，无论当时你如何猛踩油门，车只在原地达滑而没有平面上的位移。所以在冰雪地带开车，车轮上应该加挂防滑链来增加摩擦力。

从以上的例子我们可以推断，凡靠摩擦力在地面移动的东西，其移动速度应该受到摩擦力的限制，也就是应当而有个上限，这个上限主要是由移动物体跟与之接触地面之间的静摩擦力来决定。而这个静摩擦力的大小跟摩擦系数和物体的重量（正压力）有关，而摩擦系数主要跟物体的材料以及路况有关。

当然，限制火车速度的因素很多，例如空气阻力，火车头的马力，车跟轨道的滚动摩擦等，但这些因素都不是不可以克服的，现代科学技术的发达对解决这些限制应该说是绰绰有余的。

但是，静摩擦力就不同了，即使假定你能无限增加火车发动机马力，无限减少空气阻力和滚动摩擦，但材料选择毕竟是有限的，加工工艺也是有限的。发动机功率再大，如果摩擦力跟不上去也是白搭。

所以，地面二维交通工具其运行速度理论上应该存在一个上限，在现有发达科学技术的条件下，这个理想上限主要受材料的种类，材料的制作加工和路况的制约，例如接触表面粗糙程度，形变等，虽然没有人能精确估计这个上限是多少，但大略估计应该是没有问题的。

所以，静摩擦力既是火车行走的推力，也是其理想速度的瓶颈，这个道理我们应当不难明白了。

水蛮子讲了几句内行话，要想快，就的往三维空间发展，完全摆脱路面摩擦力的限制，比如飞机就额没有这方面的限制了，飞机的理想速度上限主要受发动机和空气阻力的制约。

飞星同学补充了一点，火车的动力不是摩擦力，而是发动机烧油/烧煤/烧天然气/烧电后产生并传递给轮轴的扭力，这个扭力通过静摩擦力来推动火车运动。

阿唐补充了滑动摩擦力的作用，虽然让问题复杂了，但让问题更加严谨。当车头拉闸，或者加速过猛的时候，车头与轨道之间可能会产生相对的滑动，这时，车头跟轨道之间就产生了阻碍这种相对滑动的滑动摩擦力，它的作用在这里跟静摩擦力一样，但主要区别是：一个是相对滑动的趋势但没有相对滑动；另外一个是有了事实上的相对滑动。静摩擦力是随着切向机车输出的动力（扭力）而变化的，最大静摩擦力略为大于或者等于这个滑动摩擦力。

请原谅没有讨论车厢摩擦力的问题，因为比较简单，没有车头这么复杂。

好了，我就讲到这里，口干舌燥的，真浪费感情。不罗嗦了，如果各位棍棍们还有问题