写给孩子的趣味物理学
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6.2 无法逮捕的窃贼

每一年寒冬都有人偷盗几百米价格昂贵的电话线和电报线,奇怪的是人们明明知道窃贼是谁却无法惩罚他,因为这个小偷每到温度上升时就会把偷走的电线还回来。相信你一定猜到了,这个小偷就是寒冬。电线和铁轨一样也会热胀冷缩,铜电线随温度而变化的程度是钢的1.5倍,所以变化更为明显。

圣彼得堡(原列宁格勒)到莫斯科的通信线路大概每年夏天都会被寒冬盗走差不多500米的电线,不过电线变短并没有带来通信故障。但是当这样的热胀冷缩发生在电车钢轨或者桥梁上,那后果就会变得非常严重。

前面我们学到了钢轨在冬天和夏天的长度不同,工人在铺设钢轨的时候就预先留了空隙。但是电车的钢轨与火车的不同,电车的钢轨是嵌在地内的,温度波动并不是很大,所以在铺设的时候并没有预留空隙,而且采用的是完全固定的方法。通常情况下电车钢轨不会发生弯曲外翻的现象。但是当天气变得极度酷热时,还是会发生弯曲。这样的钢轨不仅无法通车,还可能酿成事故。

铁路的钢轨在斜坡的位置也容易发生类似现象,主要是因为列车在斜坡上行驶的时候很容易带动钢轨和铺在下面的枕木一同移动,使得预留的空隙消失,钢轨和钢轨紧密地连接起来。

一旦这样的现象发生在桥梁上,后果将不堪设想。1927年12月,法国遭遇罕见的严寒天气,导致巴黎市中心的塞纳河大桥严重损坏,大桥的铁质骨架因为受到严寒天气的影响而收缩,使得铺在桥面的方砖凸起并碎裂,最终桥面只能禁止通行。