Научная статья "Математика на железной дороге"

МАТЕМАТИКА НА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ.

"Предмет математики настолько серьезен,

что полезно не упускать случая сделать его немного занимательным".

Блез Паскаль

Овладение практически любой профессией требует разнообразных знаний по математике. Особое значение имеет умение смоделировать реальные ситуации с помощью математики. Данное умение интегрирует в себе разнообразные специальные умения, адекватные отдельным элементам математических знаний, их системам, а также различные мыслительные приёмы, характеризующие культуру мышления, вырабатывает умение выделять главное, обобщать, сравнивать, анализировать.

Не каждый ученик уже с первого класса знает, какую профессию он приобретёт в будущем. Но, относясь ответственно к изучению математики, каждый учащийся обеспечивает себя необходимыми знаниями, умениями, навыками, качествами, которые необходимы в его дальнейшей профессиональной деятельности. Ведь не существует профессий, в которых не применялись бы математические знания, приобретённые в школе. Иногда приходится услышать такие высказывания: «Зачем нужно изучать математику, решать задачи, уравнения и неравенства, доказывать теоремы. Научились считать, этого достаточно». Каждому человеку нужны навыки математического мышления, математика развивает умственные способности, умение обобщать, умение логически мыслить и рассуждать, даёт навык планирования вперёд, способность удерживать в голове несколько последовательных шагов.

Дороги были всегда. Даже у животных существуют тропы на водопой. Птицы летят по заданному маршруту. Развивалось человечество. А вместе с ним развивался и транспорт. В Древнем Египте, Греции и Риме были проделаны колейные дороги, предназначавшиеся для перевозки по ним тяжелых грузов. Устроены они были следующим образом: по выложенной камнем дороге проходили две параллельные глубокие борозды по которым катились колеса повозок. Потом были придуманы деревянные рельсы с деревянными вагонами. Отсюда пошло название трамвай (бревенчатая дорога).

Примерно в 1738 г. на рудниках быстро изнашивавшиеся деревянные дороги были заменены металлическими. А далее - расчеты, расчеты, расчеты...

Может показаться, что сооружения железной дороги дело простое: уложили шпалы, на них рельсы, дорога готова. Сооружению каждого километра железной дороги предшествует упорный труд людей - тех людей, которые должны рассчитать и спроектировать каждый шаг строительства. Вот тут и приходит черед математики. Строительство дороги начинается с экономических расчетов, целью которых является определение размеров и характера предстоящих перевозок, т.е. составляется техническое задание на проектирование железной дороги. Далее нужно ответить на вопрос, где нужно провести дорогу. Просчитываются технические и экономические варианты. Сооружая дорогу, строители стремятся сделать ее как можно дешевле, а значит, рассчитывается объем земельных работ, сколько кубов необходимо для насыпей, рассчитывают крутизну дороги. При строительстве железной дороги устанавливается наибольший уклон, который может преодолеть локомотив с составом заданной массы. Поэтому проводится большое количество расчетов, чтобы определить выгоду, полученную от увеличения массы поезда и уменьшения земельных работ.

Если посмотреть на состав грузового поезда, можно увидеть, что его вагоны отличаются не только внешним видом, но и размерами. Перед железнодорожниками встала задача как увеличить массу поезда, не увеличивая его длины. Для этого опять требуются математические расчеты.

Математика в различных профессиях, имея разную степень использования, лишь в одном может быть определяющей, когда она используется в профессиях, от которых зависит безопасность и жизнь других людей. Такой степенью ответственности обладает математика в профессии железнодорожника. Правильно высчитать расстояние между рельсами, определить и устранить их проседание с помощью подбивки шпал, рассчитать время прибытия следующего товарного или пассажирского состава, определить допустимый зазор в буксах колёсных пар – в этом и другом нужна математика железнодорожнику.

От точных математических расчётов, умения применять их на практике зависит жизнь многих людей. Если внимательно посмотреть на состав грузового поезда, можно увидеть, что его вагоны отличаются друг от друга не только внешним видом, но и размерами. Перед железнодорожниками встала задача, как увеличить массу поезда, не увеличивая его длины. Для этого опять требуются математические расчеты. Не обошла эта проблема и пассажирские вагоны. Они тоже требуют кропотливых расчетов. Ведь их необходимо сделать надежнее и долговечные, и при этом не израсходовать лишние материалы и не увеличить их стоимость.

Чтобы организовать движение поездов по железной дороге существует много компьютерных и информационных технологий. А сколько автоматов и полуавтоматов работает на железной дороге! Все они, прежде всего, были сосчитаны проектировщиками, а их аппарат расчетов – математика. Математические расчеты нужны и на сортировочных горках. Продолжительность торможения зависит не только от массы вагона, но и от скорости и направления ветра, длины пути, кривизны уклона, количества стрелок и кривых, по которым пролегает путь вагона. Для учёта всех этих факторов опять необходимы математические расчеты.

Стремление к быстрейшему преодолению расстояний – одна из естественных потребностей человека. Поэтому борьба за скорость на железных дорогах ведется с момента их возникновения. И в этом помогает математический анализ. Путейцы уложили рельсы. Работники локомотивного депо тщательно подготовили локомотивы в рейс, энергетики обеспечили надёжное снабжение их электроэнергией, вагонники позаботились о том, чтобы автотормоза работали безотказно, а связисты установили устойчивую радиосвязь между локомотивными бригадами. Состав трогается в путь. И вот – станция. Остановка. Но железнодорожный путь здесь с уклоном. Как сделать так, чтобы на станции во время стоянки поезд не сдвинулся с места? Для этого используют тормозные колодки. Как рассчитать их количество? И опять используются математические расчёты.

Наша Российская железная дорога ещё очень молодая. Ей всего 181 год. Математика, её расчёты, сопровождала всю историю развития ж/д транспорта.

Список литературы

1.      Роль математики в современном мире [интернет ресурс: http://works.doklad.ru]

2.      Роль математики в современном мире [интернет ресурс: http://posobie.-mii.narod.ru]