火車速度有沒有上限？

關於火車速度限制的問題,發現右棍棍同學們還存在這樣哪樣的問題， 本歪不得不在百忙中抽出時間，嘔心瀝血再給你們科普一下基本知識.

首先限定一下我這裡所說的火車,免得有人胡攪蠻纏。

我說的火車是指傳統意義上的火車,是靠車頭與軌道之間的摩擦力（靜摩擦力）在地面行走的火車，是二維空間的交通工具。

而磁懸浮列車是利用電磁場的吸引力或者排斥力使車體浮起,依靠電磁場的磁力（排斥和吸引）作用行駛，因為沒有與軌道的直接接觸, 所以沒有火車頭與軌道之間摩擦力的問題。

嚴格的說，磁懸浮列車不是二維空間的交通工具，應當劃入跟飛機一類的空間飛行器之列， 本歪覺得叫地面飛行列車更為形象。

幾乎所有地面行使的交通工具主要是依靠靜摩擦力來移動的，所謂靜摩擦力，是當兩個接觸的物體之間有相對運動趨勢的時候，接觸面會產生妨礙這種相對運動趨勢的阻力，這個阻力就是靜摩擦力。請注意，是運動的趨勢，而不是事實上的運動。這個阻力雖然妨礙兩個物體之間做相對運動，但不一定是物體相對地面運動的阻力，有時候是推力。

例如火車，當車輪受到來自發動機的扭力而順時鐘轉動時，車輪對鐵軌產生了相對往後滑動的趨勢，此時接觸面產生的阻礙這種相對滑動趨勢的靜摩擦力是往前的，火車就是靠着這個往前的靜摩擦力向前駛動的，這個跟你走路腳往後使勁而摩擦力讓你往前行的道理一樣。

如果你有在冰雪天地車陷在某個坑中出不來的經歷，你應當知道，無論當時你如何猛踩油門，車只在原地達滑而沒有平面上的位移。所以在冰雪地帶開車，車輪上應該加掛防滑鏈來增加摩擦力。

從以上的例子我們可以推斷，凡靠摩擦力在地面移動的東西，其移動速度應該受到摩擦力的限制，也就是應當而有個上限，這個上限主要是由移動物體跟與之接觸地面之間的靜摩擦力來決定。而這個靜摩擦力的大小跟摩擦係數和物體的重量（正壓力）有關，而摩擦係數主要跟物體的材料以及路況有關。

當然，限制火車速度的因素很多，例如空氣阻力，火車頭的馬力，車跟軌道的滾動摩擦等，但這些因素都不是不可以克服的，現代科學技術的發達對解決這些限制應該說是綽綽有餘的。

但是，靜摩擦力就不同了，即使假定你能無限增加火車發動機馬力，無限減少空氣阻力和滾動摩擦，但材料選擇畢竟是有限的，加工工藝也是有限的。發動機功率再大，如果摩擦力跟不上去也是白搭。

所以，地面二維交通工具其運行速度理論上應該存在一個上限，在現有發達科學技術的條件下，這個理想上限主要受材料的種類，材料的製作加工和路況的制約，例如接觸表面粗糙程度，形變等，雖然沒有人能精確估計這個上限是多少，但大略估計應該是沒有問題的。

所以，靜摩擦力既是火車行走的推力，也是其理想速度的瓶頸，這個道理我們應當不難明白了。

水蠻子講了幾句內行話，要想快，就的往三維空間發展，完全擺脫路面摩擦力的限制，比如飛機就額沒有這方面的限制了，飛機的理想速度上限主要受發動機和空氣阻力的制約。

飛星同學補充了一點，火車的動力不是摩擦力，而是發動機燒油/燒煤/燒天然氣/燒電後產生並傳遞給輪軸的扭力，這個扭力通過靜摩擦力來推動火車運動。

阿唐補充了滑動摩擦力的作用，雖然讓問題複雜了，但讓問題更加嚴謹。當車頭拉閘，或者加速過猛的時候，車頭與軌道之間可能會產生相對的滑動，這時，車頭跟軌道之間就產生了阻礙這種相對滑動的滑動摩擦力，它的作用在這裡跟靜摩擦力一樣，但主要區別是：一個是相對滑動的趨勢但沒有相對滑動；另外一個是有了事實上的相對滑動。靜摩擦力是隨着切向機車輸出的動力（扭力）而變化的，最大靜摩擦力略為大於或者等於這個滑動摩擦力。

請原諒沒有討論車廂摩擦力的問題，因為比較簡單，沒有車頭這麼複雜。

好了，我就講到這裡，口乾舌燥的，真浪費感情。不羅嗦了，如果各位棍棍們還有問題