一片郁郁蔥蔥的竹林,習習涼風,入竹萬竿斜,并沒有折斷。為什么細細的竹竿能夠抵擋強風的吹拂呢?秘密就在于它是空心的。因為空心的竹桿就是拱形的組合。它可以承載更大的力,而且不產生推力。如果用與空心竹竿同樣多的材料做成一根實心的竹竿,就不一定了。
不僅僅是竹竿,許多植物的莖都是空心的,麥子、水稻、蘆葦、蔥以及許多的小草等等。動物身體中的骨骼也是如此,如臂骨和腿骨都是空心的。這樣的骨骼不僅更堅硬,而且對一些飛禽來說,減輕體重,可達到飛得更高,飛得更遠的理想效果。我不得不佩服造物主的智慧,能夠節約材料,給予動植物堅硬結實的身體。
也許是受到了自然的啟示,人們制造了鋼管。鋼管重量輕,抗彎曲能力比相同材料組成的任何物體都強,受到一些工程設計師的青睞。所以,鋼管成了我們生活中常見的材料。在建筑工地、自行車身、水管、樓梯扶手都可見空心材料的身影,而不是實心材料。空心的鋼管不僅抗彎曲能力強,還有個十分重要的作用——中間的空隙還可以用來輸送氣體或液體,水管不就是個很好的例子嗎?這也是許多的實心材料所不能比的。怪不得在我們的身邊隨處可見空心的管子。
竹桿的啟示,即相同的材料做成空心,從而增強了物體抗彎曲的能力。可是,為什么改變形狀就能使物體能夠承受更大的力呢?其原因有以下兩點:一是改變了形狀,雖是空心,但厚度大大增大(這里指竹桿橫截面的直徑),所以抗彎曲能力大大提升;二是空心的竹桿為一個拱的組合,因為拱承重時會產生把壓力向相鄰部分的外推力,只要抵住就可以承載巨大的重力,而竹桿正彌補了這個缺點,它是不會產生外推力的。
愿人們更好地發現,更好的地利用自然的啟示,造福全世界!