Ціск цвёрдых тэл ў прыродзе

Ціск цвёрдага цела - гэта ў першую чаргу першы вораг будаўнікоў. З-за таго, што існуе ціск цвёрдых тэл, немагчыма ажыццявіць некаторыя праекты ў прынцыпе. Цікава, што старажытныя, наадварот карысталіся гэтай уласцівасцю, ствараючы велічныя збудаванні. Піраміды і мноства іншых помнікаў архітэктуры - усё гэта вынікі карпатлівай працы пры стварэнні велічных шэдэўраў. Разгледзім, што такое ціск адносна цвёрдых тэл.

Знойдзеная яшчэ ў тыя часы формула ціску цвёрдых тэл абвяшчае:

Р = F / S,

г.зн. сіла, якая дзейнічае на паверхню і ёсць ціск прадмета.

Варта адзначыць, што фактычна, сіла ціску цела заўсёды станоўчая і дзейнічае ў абодвух напрамках. Тут дзейнічае Першы закон Ньютана - сіла дзеяння роўна сіле процідзеяння. Дастасавальна да жыцця - ціск, якое аказвае вага будынка, будзе аднолькавым для яго ніжніх слаёў і падмурка. Таму праекціроўшчыкі-будаўнікі заўсёды разлічваюць, ці вытрымае падмурак такое будынак. Вядома, у гэты разлік ўваходзяць і іншыя фактары (сіла ветру - ад даху, грунтавыя вады, сейсмічная актыўнасць і інш.).

Чаму неабходна чалавеку разгрупаваць сваю вагу па большай паверхні? І тут ўспомніце іголку або нож. І тое, і іншае мае вострую частка, для лепшай пранікальнай здольнасці. Цяпер успомніце лыжы і гусенічныя трактары. Лыжнікі не правальваюцца ў снег, а трактары маюць добрую праходнасць па балотах, так як у іх вялікі пляц кантакту - для меншай погружаемости. Гэта і адлюстроўвае асноўная формула, якая паказвае ціск цвёрдых тэл - пры аднолькавай сіле, але рознай плошчы, ціск будзе розным. Яно будзе зваротна прапарцыйным плошчы. Г.зн. чым больш пляц, тым больш ціск. І наадварот.

Цяпер вернемся да будаўнікоў. Чаму ж у іх ціск - вялікі галаўны боль? Уся справа ў той самай плошчы. Бо чым трывалей матэрыял, тым ён цяжэй. Ўспомніце цяжкія бетонныя пліты-перакрыцця. Вядома, у наш час існуюць мноства трывалых і лёгкіх матэрыялаў. Але і тут не ўсё проста. Любы будаўнічы праект ацэньваецца рэнтабельнасцю. А калі цана на такія супер-матэрыялы высокая, то і каштарыс на будаўніцтва будзе вялікі. У выніку, альбо заказчык не пацягне па фінансах, альбо праект будзе акупляцца вельмі доўга. Але ж мы ўжо казалі вышэй, што старажытныя выкарыстоўвалі ціск цвёрдых целаў у сваю карысць.

У тыя часы будаўнічыя матэрыялы былі даволі абмежаваныя ў асартыменце і ў колькасці. Бо здабыўной прамысловасці не было, а камень высякалі ўручную. Злучных элементаў тыпу бетон або раствор таксама не было. Даводзілася выкарыстоўваць замест мацавання ціск цвёрдых тэл. Справа ў тым, што чым больш ціск, тым больш патрабуецца трываласць ад матэрыялаў. Але з іншага боку, гэта і вялікая сіла трэння. А яна, як вядома, можа мець велізарныя значэння. У выніку атрымліваем, што крепеж быў і не патрэбны, дзе ўсё трымалася на сіле цяжару і сіле трэння.

Цяпер уявіце, які ціск аказвае склад цягніка на рэйкі - 300000 кпа !!! Пры ціску спецыялізаванага гусенічнага трактара - 20 кпа. Даволі цікавы момант, здавалася б, тяжеленный балотны трактар, стварае адносна нізкі ціск на грунт. Гэта дазваляе яму перасоўвацца па непраходным і багністых мясцінах за кошт шырокіх гусеніц. Калі казаць пра згаданае вышэй трэнне, то яно бывае розных тыпаў і вызначаецца па формуле:

F = μ × N, [Н]

дзе F - сіла трэння [Н],

μ - каэфіцыент трэння,

N - нармальная рэакцыя [Н].

Сіла ціску як відаць, мае як станоўчы, так і адмоўны момант. Прырода прыстасавалася да гэтай з'явы. Людзі ад геніяльных простых канструкцый перайшлі да вынаходству новых матэрыялаў і тэхналогій. Такая з'ява ў прыродзе ёсць і з ім трэба лічыцца.