Теорії міцності в епоху Відродження
Олександр Акопов, Валентин Зацарин
Чому велика машина слабкіше маленькою?
Півтори
тисячі років минуло з часу зникнення з лиця землі шести з семи чудес
світла, коли Леонардо да Вінчі почав експерименти з вивчення міцності
матеріалів. Кілька тисяч років зодчі розраховували міцність, головним чином,
спираючись на інтуїцію. З дослідів Леонардо розпочався експериментальний період у
розвитку будівельної механіки. Життя великого художника, дослідника,
інженера з крихітного італійського містечка Вінчі, титану епохи Відродження,
досить докладно висвітлена у багатьох книгах. Ми зупинимося лише на тій
стороні його діяльності, яка безпосередньо пов'язана з предметом нашого
розповіді.
Леонардо
був невтомним експериментатором. Проводячи численні досліди, він фіксував
все в своїх блокнотах. Кожного разу він починав з питання, яке
представляв собою як би програму майбутнього досвіду. Наприклад: "Якщо
нитку в 1 лікоть підтримує 10 фунтів, то скільки фунтів підтримає нитка такий
ж товщини, але довжиною в 100 ліктів? ";" Якщо дерев'яна опора
підтримує 100 фунтів, що підтримує 10 таких же дерев'яних опор,
тісно пов'язаних разом? ";" Якщо 1 балка підтримує 1000 фунтів, то
скільки підтримують 4 балки, покладені одна над іншою? "Ставлячи, таким
чином, завдання, Леонардо часто відразу ж вирішував її так, як, на його думку,
підказував хід міркувань. Після цього він приступав безпосередньо до досвіду і
вже тоді фіксував отримані дані і загальний висновок. Викликає подив
ретельність, з якою описувалися умови і технологія виробництва
експерименту.
Леонардо
випробовував на згині балки на двох опорах, консольні балки, колони. Він прийшов до
висновку, що "декілька малих опор, з'єднаних разом, чи витримають більший
вагу, ніж якщо вони будуть розділені. Наприклад, 1000 стовпчиків однієї до тієї ж
товщини і довжини, якщо ти поставиш кожен з них вертикально, зігнуться під
навантаженням якої-небудь однієї одиниці ваги, коли ж ти прив'яжеш їх разом так,
щоб зв'язки примушували їх стикатися, то кожен із стовпчиків зможе
витримувати, не згинаючись, в 12 разів більшу вагу, ніж раніше ".
Досліди
Леонардо з прутами дали можливість судити про вплив стійкості на
міцність. "Хай до вершини прута прикладений вага в 1 динар, ти побачиш, що
він зігнеться до землі, але візьми 1000 цих прутів і туго зв'яжи їх разом, і
укріпи їх знизу і зрівняв їх зверху, і ти побачиш, що в той час як по
перший міркуванню вони повинні були б витримувати близько 3,5 фунта, вони будуть
витримувати більш 40 ". Значне збільшення міцності в дослідах з
опорами і прутами, зафіксоване Леонардо, відбувалося за рахунок збільшення
жорсткості, разом з якою різко зросла стійкість. Теорія пояснила це
через три століття.
Леонардо
да Вінчі проводив цікаві випробування на розтяг металевих дротів,
лютневих струн, різних волокон. Він сконструював оригінальний
пристосування для визначення опору залізного дроту розриву. "Зміцнивши
залізну дріт довжиною в два лікті, на чому-небудь так, щоб вона міцно
трималася, потім, підвісивши до неї кошик, ящик або що-небудь подібне, через
малий отвір на дні воронки насипати туди певну кількість дрібного
піску. Як тільки дріт лопне, отвір воронки закриється укріпленої на
ній пружиною. Падаючи, кошик не перекинеться, так як вона падає з невеликою
висоти. Вага піску і місце розриву дроту слід зауважити ". Далі
передбачалося повторити досвід багаторазово при різній довжині дроту.
Звичайно,
не всі висновки Леонардо правильні, є в них протиріччя, помилки. Не завжди
дотримувалася чистота експерименту. Тому навряд чи можна говорити про значну
практичної або теоретичної цінності цих досліджень, тим більше, що його матеріали
в той час не були опубліковані. Проте вони мають неабияке значення для історії
механіки. Воно полягає в тому, що вперше пошук міцності придбав форму
свідомого, спеціально заданого дослідження.
Новий
значний крок у розвитку уявлень про міцність через 120 років після
Леонардо да Вінчі призначено було зробити ще одному титану Відродження - Галілею.
Великий
італійський фізик, механік, астроном і літератор Галілео Галілей визнаний одним
з основоположників природознавства. Понад 20 років він очолював кафедру
математики спочатку в Пізанського університету, а потім в Падуї. Галілей
цікавився багатьма галузями науки, а найбільш значне в його
діяльності пов'язано з астрономією.
сконструювавши
невеликий телескоп, а вірніше сказати, підзорну трубу зі збільшенням у 32 рази,
Галілей став спостерігати зоряне небо і виявив на ньому багато нового і
дивного. Він відкрив фази Венери, описав будову Сатурна, побачив сонячні
плями. Виявилося, Місяць порізана кратерами і вулканами, тому її поверхню
має великі нерівності. У Юпітера він нарахував чотири супутники. У телескоп
замість однієї зірки, видимої неозброєним оком, можна виявити ціле
скупчення. І взагалі, в поле зору людини виявилися нові зірки! Свої
спостереження Галілей описав у трактаті "Зоряний вісник".
Природно,
великий Галілей не міг тільки спостерігати і описувати небесні тіла. Він
замислюється над системою світу з Коперника і визнає її вірною,
пропагує її у лекціях, приватних бесідах і, листах. Але в 1616 р. вчення
Коперника офіційно визнано єретичним, і Галілею запропонували припинити
виступи на його захист. Формально Галілей змирився з вимогами інквізиції,
і в його університетських лекціях давалася система Птолемея. Однак у той же час
він став домагатися перед папою скасування заборони на вчення Коперника. Галілей
створює свій знаменитий "Діалог про дві найголовніші системи світу", де
в розмовах трьох співрозмовників докладно аналізуються системи світу з
уявленнями Птолемея і Коперника. Папа Урбан VIII дає згоду на це при
умови, що вчення Коперника буде подано в ній як одна з гіпотез. У січні
1632 "Діалог" вийшов у світ. Книга Галілея справила величезне
враження на сучасників. Перевага коперниковой навчання відразу стало
очевидним. Через кілька місяців книгу вилучили з продажу і заборонили, а в
1633 на чотирьох допитах - з 12 квітня по 22 липня-Галілео Галілей вимовив
публічне покаяння, зректися своїх поглядів. Йому було заборонено писати і
говорити про рух Землі. Як "в'язень інквізиції" Галілей вирушив
у свою віллу в Арчетрі поблизу Флоренції, де на самоті провів всі
останні роки життя. Помер він в 1642 р. Поховали його без почестей, на могилі
не поставили пам'ятника. І лише через 95 років була виконана остання воля
великого вченого: його прах був перенесений у Флоренцію і похований у церкві
Санта-Кроче, поруч з могилою Мікеланджело.
Ось
цей останній період свого життя "великий єретик" і присвятив
досліджень у галузі механіки. Змучений хворобами, що погіршується з зором,
а потім і зовсім сліпий, Галілей створює свій великий труд "Бесіди і
математичні докази, що стосуються двох нових галузей науки,
що відносяться до механіки і місцевим руху ". У цю роботу 74-річного
вченого увійшли його спостереження і міркування, досліди, дослідження, вироблені
їм в різні роки життя. Книга була видана на італійській мові в голландському
місті Лейдені в 1638 р.
Банки
заслуга Галілея полягає в тому, що він поклав початок розвитку двох розділів
механіки - динаміки і опору матеріалів як самостійних наук. Треба
віддати належне видавцям, які зуміли гідно оцінити працю Галілея. У
передмові до Лейденському виданню говорилося, що Галілей "відкрив два
нові науки і довів наочно-геометрично принципи їх підстави. Що має
зробити цей твір ще більш гідним подиву, це те, що одна з наук
стосується предмета вічного, що має найперше значення в природі,
обговорювався великими філософами і викладеного в безлічі вже написаних
томів, коротше сказати, руху падаючих тіл - предмета, з приводу якого
автором викладено безліч дивних випадків, які до цього часу
залишалися ніким не відкритими або не доведеними. Інша наука, також розвинута
з основних її принципів, стосується опору, що чиниться твердими тілами
силі, яка прагне їх зламати, а також рясніє прикладами і пропозиціями,
залишалися досі ніким не поміченими ".
Великий
Галілей увійшов в історію перш за все як астроном. Загальновідома його боротьба за
вчення Коперника, сумною сторінкою його біографії стало зречення від цього
навчання. Заслужили визнання багато сторін діяльності Галілея, зокрема,
його відкриття в галузі динаміки (Лагранж стверджував, що "перший її основи
закладені Галілеєм "), А ось його роботи в області опору матеріалів
менш відомі. Тим часом саме Галілей звів велике коло питань, пов'язаних
з міцністю і руйнуванням матеріалів, в одну область знання. Він вперше вказав
на необхідність побудови власної теорії, створення власної науки --
опору матеріалів.
Один
питання мучив Галілея давно. Якось він спостерігав за будівництвом галер. Коли було
вирішено побудувати галеру значних розмірів, майстри вирішили цю проблему
дуже просто. Вони збільшили вдвічі кожен елемент і з'єднання, створивши галеру,
вдвічі більшу, але абсолютно подібну звичайної. Яке ж було здивування
будівельників, та й самого Галілея, коли більша галера зруйнувалася, не почавши
плавання. Згадуючи про це в Арчетрі, він знову і знову ставив собі один і той
ж питання: "Чому при відповідному збільшенні матеріалу не зростає
в тій же мірі здатність опору? "Чому один цвях вдвічі товщі
іншого може витримати вантаж в 3-4 рази, а може бути, в 8 разів більший, ніж
перше, міркував Галілей, а тут цього не відбувається?
Сьогодні
ми знаємо, що невірно порівнювати цвях з галерей, бо цвях - це елемент, а
галера - конструкція, і в ній у порівнянні з елементом міцність різко
знижується. До того ж, цвях і галера були виготовлені з різних матеріалів
і під навантаженням вели себе по-різному. Але по відношенню один до одного однакових
конструкцій - галер - Галілей зробив правильний висновок: "Якщо ми,
відвернувшись від усякого недосконалості матерії і припустивши таку незмінною
і позбавленою будь-яких випадкових недоліків, побудуємо велику машину з того ж
самого матеріалу і точно збережемо всі пропорції меншою, то в силу самого
властивості матерії ми отримаємо машину, відповідну меншою в усіх відношеннях,
крім міцності і опірності до зовнішньої дії: у цьому відношенні, ніж
більше буде вона за розміром, тим менше буде він міцний ". Галілей вважав:
"Якщо є балка з певним співвідношенням товщини до довжини, допустимо 1:100, то не може існувати ні
жодній іншій балки з того ж матеріалу, яка буде чинити опір так само.
Якщо балка буде більше розмірами, вона буде ламатися від власної ваги,
якщо менше - чи зможе витримати будь-який вантаж додатково "(рис. 1).
Це
явище, назване згодом масштабним фактором, що враховується і зараз в
розрахунках будівельної механіки. У діючих радянських стандартах на випробування
будівельних матеріалів вводяться перекладні коефіцієнти для показника
міцності. Чим менше лабораторний зразок, тим більший що зменшує коефіцієнт
треба вводити, щоб отримати міцність промислового елементу або конструкції.
Виявивши,
що одна й та ж платівка чинить опір вигину значно краще, будучи
поставленої на ребро, Галілей задовго до появи поняття моменту інерції
перетину намагався геометрично обгрунтувати це явище.
Галілей
пропонував використовувати порожнисті елементи - труби металеві та дерев'яні,
порівнюючи їх з створенням природи - кістками птахів і тварин, очеретом, стеблом
рослини. Він робить висновок, що при порівнянні суцільної та трубчастою балок, що мають
однакову площу перетину, трубчаста буде у стільки разів міцніше, у скільки
діаметр труби більше діаметру суцільної балки.
Галілей
вивчав тільки два види деформації - розтяг і вигин на всіляких
елементах з різних матеріалів, пояснюючи причини їх міцності і руйнування.
"Подібно до того, як в мотузку ми приписуємо її опір безлічі
складових її ниток пеньки, так і в дереві ми знаходимо поздовжні волокна і
нитки, що роблять його більш міцним, ніж прядив'яна мотузка такої ж товщини. Що
стосується циліндра з каменю або металу, то ще більша зв'язаність їх частин
залежить від іншої причини, відмінної від ниток і волокон, але і ці матеріали
також можуть бути розірвані сильним розтяганням ". Навіть водяний стовп під
всмоктуючому насосі Галілей розглядає як елемент, що працює на розтяг
і розривається при збільшенні навантаження вище певної межі.
Потрібно
пам'ятати, що Галілей у всіх випадках вивчав стан матеріалів у момент
руйнування. Міцність, по Галілеї, була пов'язана з критичним, граничним
станом елемента. Вчений намагався зрозуміти, чому колона або балка
руйнується, яка сила викликає це руйнування? Якими мають бути форма,
геометричні розміри і умови роботи елемента, щоб він не руйнувався?
Поведінка ж навантаженого елемента в нормальному робочому стані,
фізико-механічні процеси, що відбуваються при звичайних навантаженнях, були Галілею
невідомі. Його уявлення про міцність тіл і закономірності руйнування, на
перший погляд, було дуже спрощеним: тіло руйнується в тому випадку, коли
діюча на нього розтягуються сила перевершить граничну величину,
постійну для даного матеріалу.
Галілей
намагався вийти за рамки умоглядних міркувань і за допомогою математичних
доказів прийти до теоретичного узагальнення. Для цього йому не вистачало
математичного апарату і даних теоретичної механіки, тому не можна
сказати, що він побудував теорію. Але він підготував грунт, на якому в
Надалі виросла перша теорія міцності.
Трохи
пізніше питаннями міцності твердих тіл зацікавився французький учений
Маріотт (1620-1684). У зв'язку з завданнями, що виникли при проектуванні
Версальського палацу, він проводить великі експерименти по розтягання і вигину
самих різних матеріалів. Маріотт, вивчаючи міцність дерев'яних і скляних
балок, перевірив результати Галілея і переконався в їх справедливості.
Необхідність
створення надійного водопроводу у Версалі змусила Маріотта випробовувати балки,
жорстко закладені двома кінцями. Він виявив, що міцність таких балок
збільшувалася вдвічі в порівнянні з вільно опертими балками.
Заливаючи
водою труби висотою до 30 м, Маріотт випробовував їх внутрішнім тиском і
отримав формули для розрахунку на міцність.
Дослідами
Маріотта закінчується перший, експериментальний період вивчення опору
матеріалів. Результати наукових пошуків цього періоду принесли величезну користь і
не втратили свого значення до сих пір.
БОмоНДу Гука
Наука
набирала темпи. Зростала кількість учених. Виникла потреба в спілкуванні їх один з
іншому, в обміні думками, в обговоренні наукових проблем. У різних країнах
Європи, раніше за інших в Італії, організовуються наукові товариства. Вже в 1560 р. в
Неаполі виникла Академія таємниць природи, потім в Римі - Академія Лінчеев, під
Флоренції - Академія досвідчених знань. В їх роботі брав участь Галілей і його
учні - Торічеллі та Вівіана. Пізніше наукові товариства виникли в Англії і
Франції, ще пізніше - в Росії та Німеччині.
15
Червень 1662 в Лондоні було офіційно відкрито знамените Королівське суспільство.
До числа його перших членів увійшли відомі англійські вчені, у тому числі відомий
фізик і хімік Роберт Бойль. За рекомендацією Бойля в Королівське товариство був
прийнятий Роберт Гук. Бойль провів разом з Гуком ряд досліджень, зокрема,
роботи з удосконалення насоса, і високо оцінив його як ученого.
Роберт
Гук (1635-1703), син провінційного священика з острова Уайт, з дитинства
захоплювався двома речами: пристроєм всякого роду механізмів та малюванням. Після
завершення навчання у Вестмінстерській школі у 1653 р. він переїхав в Оксфорд і
поступив на роботу до церкви як співочого. Одночасно займався в
Оксфордському університеті, спеціалізуючись в галузі астрономії, і став
асистентом Р. Бойля. Пристрасть до винахідництва, оригінальність мислення в
поєднанні з романтичним захопленням і буйною фантазією дозволили Гуку
зробити безліч відкриттів в самих різних галузях знання. Гук
сконструюєовал прилад для вимірювання сили вітру, пристосування для ділення
кола, ряд приладів для дослідження морського дна, ареометр, проекційний ліхтар,
дождемер, пружинні годинники. Він винайшов карданну передачу і систему зубчастих
коліс, які тепер відомі як вайтови колеса. Він удосконалив
зорову трубу для вимірювання кутів, телескоп, мікроскоп, барометр і навіть
штучні м'язи для польоту в повітрі. Чимало й інших приладів, механізмів,
пристосувань створив і поліпшив талановитий механік Роберт Гук. Але це лише
невелика частина його діяльності.
Гука,
наприклад, заслужено визнавали гарним архітектором. Після пожежі в Лондоні в
1666 він створив проект відновлення і реконструкції міста, а потім по
дорученням магістрату очолив ці роботи. За його проектами у Лондоні був
побудовано ряд будинків, церков і житлових будинків. Самим значним спорудженням була
знаменита лікарня Бедлам, по праву вважалася гордістю лондонських жителів
(назва походить від Beatlehem). Побудований ще у 1247 р. шерифом Лондона
Симоном Фітц Марі як притулку для членів ордена "Зірки
Бетлехем ", це будівля з 1330 використовувалося як госпіталь, куди з 1403
р. починають надходити і психічні хворі. У 1547 Бедлам був переданий
Лондону як лікарня для божевільних. Відновлене за проектом Гука, це
величезних розмірів будівля вражала гармонією пропорцій, класичною строгістю
форм.
Згодом
слава цієї лікарні обернулася легковаженням через жорстоке поводження з хворими.
Але Гук вже тут ні до чого.
В
роки роботи в Королівському суспільстві Гук значно збагачує всю діяльність
цієї установи, стаючи незабаром його секретарем. Він видає праці Товариства,
стежить за іноземними винаходами, робить власні винаходи,
продовжує ставити багато блискучих експериментів, супроводжуючи їх такими
оригінальними ідеями, які нерідко приводили до великих відкриттів ... інших.
При
усьому цьому життя Гука була дуже нелегкою. Він постійно потребував. Йому
доводилося займати одночасно дві посади і підробляти публічними
лекціями, які проходили завжди блискуче, хоча отримував він за них гроші.
Працюючи асистентом в ряду видатних учених, Гук одночасно виступав у ролі їх
вчителі, натасківая своїх "шефів" з різних курсів суміжних наук.
Будучи
виключно товариською людиною, Гук активно відвідував кав'ярні, трактири,
атракціони, базари, пристані, знайомився з різними людьми, розмовляв з ними на
найрізноманітніші теми. Особливо часто його можна було побачити в порту, де він
любив розпитувати моряків і купців, які поверталися з плавання, про різні
країнах, у тому числі про Московії. В 1696 р. Гук виступив на засіданні
Королівського товариства з доповіддю про нову картку "Татарії", під якою
малася на увазі велика територія, що включає значну частину Уралу і
Сибіру.
В
1665 був виданий класична праця "мікрографії", присвячений
фізичної оптики і мікроскопії. У цю роботу увійшли, зокрема, результати
вивчення Гуком клітинної будови рослин. Він вперше ввів термін
"клітка" і дав опис клітин цілого ряду рослин. Гук займався
хвильової теорії світла, провів глибоке дослідження квітів тонких пластинок,
описав явища дифракції і ряд інших світових явищ.
Разом
з Гюйгенсом Гук встановив постійні температурні точки - танення льоду і
кипіння води - і сконструював термометр. Однією з найбільш значних його
робіт було теорія руху і взаємодії небесних тіл.
3
Травень 1666 Роберт Гук зробив доповідь в Королівському суспільстві. "Я маю намір
викласти систему світу, - говорив Гук, - дуже відрізняється від усіх досі
запропонованих; вона грунтується на наступних трьох положеннях:
1.
Усі небесні тіла не тільки володіють тяжінням своїх частин до їх власного
загального центру, але притягуються взаємно одне до одного всередині їхніх сфер дії.
2.
Всі тіла, здійснюючи простий рух, будуть продовжувати рухатися по прямій
лінії, якщо тільки вони не будуть постійно відхилятися від неї певної зовнішньої
силою, що спонукає їх описувати коло, еліпс чи яку-небудь іншу криву.
3.
Це притягання тим більше, ніж тіла ближче. Що ж стосується ставлення, в якому
ці сили зменшуються зі збільшенням відстані, то я сам не визначив його, хоча
і зробив з цією метою деякі експерименти. Надаю зробити це
іншим, у яких знайдеться для цього завдання достатньо часу і знань ".
Через
вісім років на цю тему вийшла його робота під назвою "Спроба
докази річного руху на основі спостереження ".
Таким
чином, Гук в основному передбачив закон всесвітнього тяжіння, відкритий
Ісаком Ньютоном. Мало того, відношення між силою притягання і відстанню
між тілами, яку він радив визначити іншим, було їм фактично
знайдено. У листі Ньютону 6 січня 1680 він пише, правда, як
припущення, що сила притягання обернено пропорційна квадрату відстані
між центрами небесних тіл.
Тому
коли вийшов з друку найбільший праця І. Ньютона "Математичні начала
натуральної філософії ", почалася сумнозвісна тяжба Гука з Ньютоном
за пріоритет. Врешті-решт, Ньютон погодився один раз послатися на Гука, і
суперечка припинився. Академік С. І. Вавилов у своїй книзі "Ісаак Ньютон"
писав: "Ньютон був, очевидно, не має рації, скромні бажання Гука мали повне
основу. Написати "Початки" в XVII ст. ніхто, крім Ньютона, не міг,
але не можна заперечувати, що програма, план "Почав" був вперше написаний
Гуком. Безцільне боротьба з Ньютоном за пріоритет накинула тінь на славне ім'я
Гука, але історії пора, через майже три століття, віддати належне кожному. Гук НЕ
міг йти прямою дорогою бездоганною "Математичних почав"
Ньютона, але своїми крутими стежками, слідів яких нам тепер вже не
знайти, він прийшов туди ж ".
Це
далеко не єдиний випадок спорів Гука за свій пріоритет. Його дослідження
були настільки різнобічні і багатогранні, що неминуче втручалися в сфери
діяльності інших вчених, які працювали, як сказали б зараз, на самих
передових рубежах науки. Але крайня неврівноваженість, нестійкість
захоплень приводили до того, що, перебуваючи біля витоків великих відкриттів, Гук рідко
доводив справу до кінця.
І
тільки один закон по праву носить його ім'я і належить йому поза всякою
конкуренції. Це закон пружності матеріальних тіл, відомий під назвою закону
Гука. Суть його можна виразити в трьох словах: "Деформація пропорційна
навантаженні ", або, як записав Гук у своїй криптограми:" Яке
подовження, така і сила ". Цей закон був виведений Гуком у 1676 р. після
проведення низки експериментів, а саме:
а)
подовження залізного дроту;
б)
розтягування гвинтовий пружини;
в)
скорочення спіральної часовий пружини;
г)
вигину балки, закріпленої одним кінцем і навантаженої на іншому кінці.
Переконавшись
у всіх дослідах в дії свого закону, Гук визнав його загальним. В 1678 р. він
писав: "Близько двох років тому я опублікував, в кінці моєї книги
"Опис геліоскопов", теорію у вигляді такої криптограми:
ceiiino-sssttu, тобто ut tensio sic vis. Це означає, що сила будь-якої
пружини пропорційна її розтягування. Тобто, якщо сила розтягне або зігне
пружину на деяку величину, то дві сили зігнутий її вдвічі більше, три сили
зігнутий утричі більше, і так далі ".
В
тому ж 1678 вийшла з друку робота Гука "Про відновної
здатності або про пружність ", що містить опис ряду дослідів з пружними
тілами, - перша книга з теорії пружності.
"Абсолютно
очевидно, - пише Гук, - що правило або закон природи для всякого пружного
тіла полягає в тому, що його сила або здатність відновлювати своє
природний стан завжди пропорційна тій мірі, на яку воно виведено
з цього природного стану, чи вчинено це шляхом його розтягування,
відділення його частин одна від одної або ж шляхом згущення або ущільнення цих
частин ". Іншими словами, незалежно від виду навантаження - розтягування
( "розрідження, відділення частин тіла") або стиснення ( "ущільнення
цих частин ") - зміна розмірів тіла пропорційно прикладеною силі.
Для перевірки цього положення Гук пропонував до дроту різних довжин підвішують
гирі і вимірювати подовження. Порівнюючи зміни кількох дротів у
залежно від прикладеної до них ваги, можна переконатися, за словами Гука,
"що вони завжди будуть ставитися один до одного як викликали їх
навантаження ".
Гук
проводив багато дослідів з металевими пружинами і дерев'яними балками.
Виготовивши консольну балку з дерева, він міряв її прогин під дією
різних частинах різних ваг. При цьому він прийшов, наприклад, до важливого висновку про
те, що на опуклій поверхні балки волокна при згині розтягуються, а на увігнутій
- Стискаються. Пройшло дуже багато часу, поки інженерам стало зрозумілим значення
цього, як тепер здається, очевидного властивості матеріалу.
Отже,
деформація пропорційна навантаженню. І навпаки.
Якщо
від пудовою гирі дріт розтягнеться на 2 мм, то від двухпудовой вона розтягнеться
на 4 мм. Якщо дерев'яний брус від тієї ж пудовою гирі стиснеться на 1 мм, то від
двухпудовой - на 2 мм (відповідно від трехпудовой - на 3 мм і т. д.) (рис.
2).
Гук
вважав, що його закон діє завжди: за будь-яких навантаженнях і в будь-яких
матеріалах. І тут, у повній відповідності зі своїм характером, він не довів
дослідження до кінця і допустив неточності. Ми повернемося до цього пізніше.
Сучасники його не спростували.
Головне,
було зроблено дуже важливий крок. Був знайдений основний закон опору
матеріалів. Міркування Леонардо та Галілея поступово ставали на наукову
основу, завдяки якій з часом вони будуть описані математичними
формулами.
Список літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.relga.ru/
