6) Работы в области сопротивления материалов

Даже при наличии ошибок в трактовке отдельных положений учения о сопротивлении материалов Галилей настолько глубоко и своеобразно подошёл к этому вопросу, что после него учение о сопротивлении материалов стало отраслью науки, с установленной методикой и достаточным исходным материалом.

В области сопротивления материалов он начал с того, что попытался взглянуть во внутримолекулярный мир материи.

Но если при исследовании неба он был вооружён подзорной трубой, то для проникновения в микромир в его распоряжении не было ничего, кроме им же созданных умозрительных схем.

Для характеристики методов, которые использовал Галилей при трактовке вопросов сопротивления материалов, приведём некоторые из его основных положений в этой области:

а) Прочность материалов определяется тем, что за счёт расщепления мельчайших волокон при разрушении материала между ними должны образоваться безвоздушные области, а материя не любит пустоты и всячески препятствует этому расщеплению.

Трудно было требовать от Галилея понимания действительной природы межмолекулярных сил. Уже одно то, что он не побоялся искать в межмолекулярных силах решения вопроса, было смелым шагом. Он, очевидно, чувствовал слабость своих положений, потому что тщательно обходил напрашивающийся вопрос, почему у разных материалов эти силы сцепления различны.

б) При изгибании тела имеет место растяжение всех волокон, и прочность тела определяется стремлением тела сохранить длину волокон и их сцепление. Используя по нятие о моментах сил, Галилей рассчитывает, какое усилие образуется в месте закрепления груза А В (см. рис. 4), где это усилие является наибольшим.

Рис. 4

Задача расчёта усилия в закреплённой одним концом балке, созданного грузом, подвешенным на другом её конце, у Галилея решена принципиально правильно. Совершенно неправильно, однако, положение, что при изгибе тела все волокна растягиваются, причём даже одинаково. Как установлено современной наукой, растягиваются лишь слои верхней половины, причём имеет место уменьшение этих растяжений от верха сечения к середине. Слои нижней половины не растягиваются, а сжимаются^*.

^* (Подробнее этот вопрос будет разобран в седьмой теме VII главы.)

в) Прочность тела изгибу больше, когда оно поставлено на ребро, чем в том случае, когда оно расположено плашмя (см. рис. 5). Это правильное утверждение фактически противоречит представлению Галилея о том, что растягиваются все волокна, поэтому он, обходя этот вопрос, использует для объяснения причин такого положения величины моментов сил, образующихся в плоскости закрепления тела.

Рис. 5

г) Для каждого тела при сгибании или растяжении существует предельная длина, при которой тело не сможет выдержать собственного веса. Эта длина зависит от сечения тела. Галилей даёт соотношение между длиной и сечением для подобных случаев.

д) Полый внутри цилиндр прочнее, чем сплошной ци-линдр одной и той же площади поперечного сечения (или веса, как говорит Галилей). Это положение предвосхитило решение проблемы проектирования таких конструкций, которые бы обеспечивали требуемую прочность при минимальном весе этих конструкций.

При рассмотрении даже этих основных положений становится очевидным, какой большой вклад в учение о сопротивлении материалов внёс Галилей.