Khi đạp xe trên đường trải nhựa phẳng lì bạn sẽ cảm thấy rất dễ chịu, còn khi đi xe trên đường đá vụn gồ ghề khấp khểnh bạn sẽ cảm thấy tốn sức, vì sao lại như vậy?
Khi lốp xe đạp bơm căng, ngồi trên xe sẽ cảm thấy dễ chịu, khi lốp non hơi, xe đạp sẽ tốn sức, đó là vì sao?
Thì ra điều đó là do vấn đề sức cản lăn. Đường nhựa phẳng lì và lốp xe đạp bơm căng thì sức cản lăn nhỏ, người ngồi trên xe đạp cảm thấy dễ chịu. Vì vậy giảm sức cản lăn là một khâu chủ yếu trong việc nâng cao hiệu quả vận chuyển.
Những xe lửa đầu tiên là những xe bánh gỗ chạy trên đường ray gỗ do ngựa kéo, sức cản lăn rất lớn. Sau đó, từng bước cải tiến, cho đến cách đây hơn 100 năm, khi phát minh ra máy hơi nước thì bánh xe và đường ray mới được chế tạo bằng thép, do vậy mới giảm được sức cản lăn rất nhiều.
Theo thực nghiệm một ôtô có tải nếu đỗ trên mặt đường đá vụn cần phải có 15 người mới đẩy nó đi được, nhưng nếu một toa xe lửa có cùng trọng lượng đỗ trên đường ray thép chỉ cần 2 người là có thể đẩy nó tiến lên được. Sức cản lăn của hai loại xe chênh lệch nhau 7,5 lần. Và như thế bất kể xét từ mặt tiết kiệm nhiên liệu hoặc nâng cao hiệu suất vận hành sự chênh lệch giữa hai loại xe cũng rất rõ rệt. Đó là một trong những nguyên nhân chủ yếu khiến cho vì sao xe lửa phải chạy trên đường ray thép. Ngoài ra do bản thân xe lửa rất nặng, nếu xe lửa tực tiếp chạy trên đường đá hoặc đường xi măng thì mặt đường sẽ xảy ra hiện tượng lõm xuống dưới. Dùng ray thép và tà vẹt có thể trách được tình trạng đó.
Còn nguyên nhân nào khác nữa không? Có đấy.
Giữa hai thanh ray của đường sắt có khoảng cách nhất định, gọi là chiều rộng đường ray, nó phù hợp với khoảng cách của hai bánh xe có cùng trục hai bên có gờ. Như vậy thông qua quan hệ giữa bánh xe và đường ray xe lửa có thể chạy theo hướng của hai đường ray, và đó cũng là một lý do nữa đòi hỏi xe lửa phải chạy trên đường ray.