
- •«Почему мы не проваливаемся сквозь пол»
- •Введение
- •Новая наука о прочных материалах, или как задавать трудные вопросы
- •Металлы и неметаллы
- •Что такое материаловедение
- •Суеверия и ремесленничество
- •Атомы, химия, единицы измерения
- •Часть I. Упругость и теория прочности
- •Глава 1. Напряжения и деформации, или почему мы не проваливаемся сквозь пол
- •Напряжения и деформации, что это?
- •Закон Гука
- •Модуль Юнга
- •Прочность
- •Растяжение и сжатие в конструкциях
- •Балки и изгиб
- •Глава 2. Внутреннее сцепление, или насколько прочными должны быть материалы
- •Гриффитс и энергия
- •1/2 • (Напряжение • Деформация)
- •Глава 3. Трещины и дислокации, или почему столь мала фактическая прочность материалов
- •Концентрация напряжений
- •Гриффитсовы трещины
- •Дислокации и пластичность
- •Часть II. Неметаллы
- •Глава 4 торможение трещины, или как обеспечить вязкость
- •Глава 5 древесина и целлюлоза, или о деревянных кораблях и железных людях
- •Глава 6 клей и фанера, или слюда в планерах
- •Глава 7 композиционные материалы, или как делать кирпичи с соломой
- •Часть III. Металлы
- •Глава 8 пластичность металлов, или интимная жизнь дислокаций
- •Глава 9 железо и сталь, или гефест средь чертовых мельниц
- •Глава 10 материалы будущего, или как ошибаться в догадках
- •Приложение I о различных типах твердого тела, или кое-что о патоке
Суеверия и ремесленничество
Если наука о материалах оказалась тяжела даже для ученых, вряд ли можно предположить, что наши предки вполне осознанно обрабатывали и использовали материалы. И в самом деле, ни одна из технических дисциплин не изобилует суевериями в такой степени. Можно было бы (а быть может, и должно) написать объемистую полную ужасов книгу о предрассудках, связанных с получением материалов. Так, в древнем Вавилоне при изготовлении стекла использовались человеческие эмбрионы; японцы закаливали мечи, погружая их докрасна раскаленными в тела живых пленников. Обычными были случаи погребения жертв в основаниях зданий и мостов, лишь в древнем Риме людей заменили чучелами. Подобные обычаи связаны с примитивной философией, которая каждую конструкцию наделяла собственной духовной жизнью.
Со временем человек стал менее жестоким, но не менее суеверным. Во всяком случае, некоторые пережитки иррационального чувствуются даже в нашем сегодняшнем отношении к материалам. Так, зачастую весьма бурно обсуждаются вопросы о применении старых и новых, натуральных и синтетических материалов, причем бушующие на такого рода дискуссиях эмоции далеко не всегда основываются на реальных знаниях или экспериментальных доказательствах. Эти предубеждения наиболее сильны в быту ("Может ли что-нибудь сравниться с шерстью?" или "Нет ничего, подобного коже!"), но иногда они проникают и в область проектирования серьезных конструкций.
Издавна человеку казалось удобным видеть в материалах некую жизненную силу, от которой якобы зависит их работоспособность. Например, говорили, что вещи ломаются потому, что их покидает некая сила. Во время войны я имел дело с поставками бамбука, который шел на изготовление аэростатов заграждения. Как-то один импортер бамбука жаловался мне на трудности хранения прутьев необходимой нам длины: для них требовалось слишком много места, поскольку их нужно было складывать горизонтально. На мое предложение хранить бамбук в вертикальном положении собеседник заявил, что это невозможно, так как сила бамбука вылетит из него через обращенный кверху конец. В прошлом при выборе материала и проектировании конструкции полагались лишь на инстинкт и опыт. Среди лучших ремесленников, работавших по сложившимся традициям, встречались иногда блестящие мастера. Однако было бы ошибкой преувеличивать возможности традиций, мастерство ремесленника могло быть великолепным, но инженерное решение его изделий, как правило, в лучшем случае было посредственным, а иногда оказывалось удивительно плохим. Повозки теряли колеса, потому что каретных дел мастерам не хватало смекалки крепить их подобающим образом. Точно так же деревянные корабли в плавании почти всегда имели злосчастные течи, потому что кораблестроители тех дней не понимали природы касательных напряжений, которые, боюсь, и сегодня для многих остаются загадкой.
Экскурс в такие далекие для нашего предмета времена может показаться неуместным в книге, посвященной современной науке о материалах, однако следует помнить, что наука эта, подобно медицине, должна была прокладывать свой путь наперекор традиционной практике и суевериям. Не дать представления о тех глубинах антизнания, из которых должно было подняться современное материаловедение, значило бы в чем-то погрешить против истины.