苗霈昂 高朋

当我们骑自行车快速通过弯道，或乘坐汽车快速通过高速公路出口的匝道时，常会感觉到有一股力量拉扯着身体向前进曲线的切线方向运动，这股力量叫离心力。骑自行车的时速不过20千米，汽车通过弯道的时速大约为60千米，它们的离心力尚且如此明显，为什么人们坐在时速达到350千米的高速动车组上，离心力的感觉反倒不明显了？这都归功于铁路施工中采用了曲线外轨“超高”设计的缘故。本文将结合物理学知识就该问题进行简要分析。

列车过弯大敌—离心力

公式中，F为向心力（牛）；M为列车质量（千克）；v为列车运行速度（米/秒）；R为曲线半径（米）。

根据牛顿第一定律，假设不对列车施加向心力或其他外力，列车应沿着曲线的切线方向进行匀速直线运动，而不是绕曲线运动，这就是离心运动。使列车远离其旋转中心进行离心运动的那个“力”，则被称为“离心力”。

正如前文假设条件所说，在这个过程中，我们可以发现并没有新的作用力施加在列车上，所以，“离心力”并未真正出现过，它仅仅是人为引入的一种“惯性力”，是为了解释非惯性参考体系进行匀速圆周运动的一种虚拟力，其大小与列车进行匀速圆周运动时的向心力相等，方向相反。

列车在曲线上运行时，需通过钢轨外轨和列车轮缘的接触，由外轨对轮缘施加作用力，迫使列车沿曲线方向运行。力的方向和线速度方向垂直，并沿半径指向圆心，这个力就是迫使列车进行曲线运动的向心力。……