Бионика: подсказано природой
Шрифт:
Недаром свое потомство «заключали» в яйца не только птицы, но и черепахи, змеи, крокодилы и даже громадные динозавры. Примером прочности может служить скорлупа страусиного яйца, выдерживающего груз в 105 килограммов.
В чем причина прочности яичной скорлупы? Главным образом в ее геометрической форме. На рисунке показано, что при внешнем давлении на скорлупу усилие передается таким образом, что сжатие скорлупы происходит в направлении, почти перпендикулярном силе. Иными словами, давление воспринимается не отдельно каким-либо участком скорлупы, а распределяется по всей ее поверхности. Поэтому сидящая на яйцах курица не расплющивает их, но в то же время удары вылупляющегося птенца изнутри сравнительно легко разрушают его обитель.
Скорлупа куриного яйца состоит из семи оболочек, причем они не расслаиваются даже при резких перепадах температуры и влажности. Это объясняется тем, что хотя слои не одинаковы по составу, некоторые их физические свойства весьма близки. Важный элемент скорлупы – тонкая внутренняя пленка, порой мешающаяся нам добраться во время еды до сердцевины яйца.
Эта пленка в свое время здорово помогла строителям. Они возводили театр, крыша которого должна была иметь форму огромной яичной скорлупы. Во время строительства по крыше пошли трещины. Что же здесь упустили проектировщики? Или природа «дала маху»?
Изучив скорлупу более тщательно, заметили, что к ней «крепится» изнутри тонкая эластичная пленка, создающая предварительное напряжение, как бы стягивая всю конструкцию скорлупы. Выход из сложного положения был найден: крышу снабдили подобной пленкой, и театр благополучно достроили.
Теперь уже не вызывают удивления ни давно используемые арочные конструкции, ни сравнительно недавно вошедшие в обиход строителей гигантские сплошные своды, напоминающие формой яйцо.
Но скорлупа – всего лишь один из образцов прочных природных оболочек.
Чем хороши складки?
Кроме куриного яйца, к естественным оболочечным конструкциям относятся, как упоминалось, и яйца других птиц, а также земноводных. Сюда же следует зачислить и твердые оболочки орехов, панцири черепах, крабов, раковины моллюсков. Да и многие насекомые могли бы похвастать крепостью своей кутикулы – так называется их внешний скелет.
Однако все это гладкие поверхности. Но в природе встречаются и обладающие большой прочностью оболочки несколько иной формы. Например, некоторые раковины напоминают развернутый складчатый веер. Эту форму не обошли своим вниманием архитекторы, издавна используя ее как деталь свода. Подобная форма представляет собой набор соединенных между собой маленьких выпуклых поверхностей, даже по отдельности выдерживающих, как та же скорлупа, большие внешние воздействия.
Чем же хороши складки? Обычный бумажный лист легко гнется даже под своим весом. Однако если мы сложим лист гармошкой, его прочность возрастет. Даже просто согнутый пополам (в виде крыши домика) лист сможет выдержать большие, чем плоский лист бумаги, нагрузки. Стоит ли говорить о том, насколько жестче он станет при сворачивании в трубочку.
Хороший пример, дающий почувствовать изменение жесткости конструкции, – «охота» на мух. Вы хотите прихлопнуть непрошеную назойливую гостью, а под рукой нет ничего, кроме газеты. Что вы предпримете? Не будете же шлепать развернутым листом! Такой удар насекомое и не почувствует. Невольно руки сами складывают или скручивают газету, – теперь уж мухе не поздоровится.
Конец ознакомительного фрагмента.