Tại sao bánh tàu hỏa gần giống hình nón chứ không phải hình tròn đều?

Bánh tàu hỏa không phải hình trụ tròn đều hoàn hảo mà được thiết kế gần giống hình nón (phần có đường kính lớn hơn của bánh xe hình nón hướng vào trong, đường kính nhỏ hơn hướng ra ngoài đường ray) nhằm đảm bảo tàu không trật khỏi đường ray và dễ dàng chạy qua khúc cua.

Bánh tàu hỏa hơi giống hình nón là một yếu tố kỹ thuật tuyệt vời giúp điều chỉnh đường đi của tàu hướng vào trung tâm, đồng thời giúp đoàn tàu đạt được tác dụng vi sai, nhằm đảm bảo các bánh xe không trật khỏi đường ray.

Cấu trúc hình nón tạo ra lực tự hướng vào tâm. Khi chuyển động thẳng, các lực chính tác dụng lên bánh xe. Các lực thụ động luôn vuông góc với mặt nón. Những thành phần nằm ngang của các lực này triệt tiêu lẫn nhau để bánh xe tự hướng vào tâm.

Cấu trúc bánh tàu hỏa hình nón giúp các kỹ sư có thể đạt được tác dụng vi sai giúp tàu dễ dàng chạy qua khúc cua.

Khi tàu hỏa chạy qua khúc cua, các bánh xe sẽ trượt đi theo một trong hai hướng .

Giả sử đoàn tàu đang rẽ trái (như trong hình trên), khi đó, các bánh xe sẽ trượt sang bên phải (→) do lực ly tâm .

Lực ly tâm hướng ra ngoài dẫn đến sự gia tăng đường kính của bánh xe bên phải (↑) và sự giảm đi của bánh xe bên trái (↓) trong khi rẽ (mũi tên màu đen trên bánh xe trong hình trên). Vì bánh bên phải có đường kính lớn hơn bánh bên trái nên tàu dễ dàng chạy qua khúc cua.