Tại sao các thanh ray đường sắt đều phải làm theo hình chữ I?

Tàu hoả chạy trên đường ray bằng thép đặt song song với nhau, ở phía dưới đường ray cứ cách một khoảng nhất định lại đặt một thanh tà vẹt gỗ to, vuông vắn, điều đó khiến cho nền đường có thể chịu được áp lực rất lớn.

Không biết bạn có để ý các thanh ray đường sắt không phải có hình chữ T ngược đơn giản (⊥) mà là hình chứ I nhưng trên hẹp dưới rộng. Tại sao vậy?

Mọi người đều biết rằng, tải trọng của tàu hoả rất lớn. Để chịu được áp lực của các toa tàu rất nặng đó, thì mặt trên của thanh ray phải có một chiều dày và một chiều rộng nhất định; tương tự, để tăng tính ổn định của đường ray, mặt đáy của thanh ray cũng phải có một chiều rộng nhất định; hơn nữa, để khớp với bánh xe có gờ, thanh ray lại phải có một chiều cao nhất định. Ray hình chữ I chính là thoả mãn ba yêu cầu đó. Vả lại theo quan điểm sức bền vật liệu, thì các thanh ray thép theo kiểu này có độ bền cao nhất, có thể lợi dụng hợp lý vật liệu thép. Do đó, mặt cắt hình chữ I được chọn làm mặt cắt tốt nhất cho đường ray.

Đường ray thép hình chữ I đã được sử dụng hơn 100 năm, ngoài việc để thích ứng với sự tăng lên của tải trọng và tốc độ tàu, mà người ta làm tăng mặt cắt của thanh ray và cải tiến thiết kế các chi tiết nhỏ ra, hình dáng của thanh ray hầu như không có gì thay đổi. Tuy nhiên, điều đó cũng không phải là bất biến, các công trình sư đường sắt luôn nghiên cứu về mặt này, hy vọng tìm được hình dạng thanh ray hợp lý hơn, kinh tế hơn.