Пока смещения, вызванные внешними нагрузками, не слишкомвелики и не мешают конструкции выполнять свои задачи, их нельзя считатьошибками проекта, они определяют как бы врожденные, обязательные характеристикиконструкции. (Ниже мы дадим им более подробное определение.)
Между прочим, вспомните, что, летая самолетом, вы, быть может, замечали,как смещаются вверх-вниз кончики его крыла. Конструктор, проектируя крыло,наделил его такими свойствами. Вероятно, вам уже ясно, что смещения, будьони малыми или большими, создают силы сопротивления. Эти силы определяютжесткость твердого тела, его способность сопротивляться внешним нагрузкам.Другими словами, в твердом теле возникают именно такие смещения, которыекак раз достаточны, чтобы уравновесить приложенные внешние нагрузки. Этопроисходит совершенно автоматически.
Как же возникают эти силы? Дело в том, что в любом теле атомы химическисвязаны между собой (Приложение I). Эти связи условноможно представить в виде пружинок, хотя, конечно, ничего “твердого” в обычномвульгарном смысле этого слова в промежутках между атомами не существует(рис. 1). Те же силы, которые делают тело твердым, определяют и его химическиесвойства. Разрушение химических связей освобождает энергию пороха и бензина,те же связи делают резину и сталь упругими и прочными.
Рис. 1. Наглядная модель химических связей в твердом теле
Когда твердое тело полностью свободно от механических нагрузок (чтобывает, строго говоря, очень редко), химические связи, или пружины в нашеймодели, находятся в нейтральном положении (рис. 1, а). Любая попыткасблизить атомы (это мы называем сжатием) или оттянуть их друг от друга(что обычно называется растяжением) сопровождается небольшим укорочением(рис. 1, б) или удлинением (рис. 1, в) межатомных пружинво всем объеме материала. При этом ядра атомов считаются жесткими, крометого, в твердом теле атомы обычно не обмениваются местами, по крайней мерепри умеренных, или “безопасных”, нагрузках. Таким образом, податливостьтвердого тела определяется межатомными связями. Жесткость этих связей можетизменяться в широких пределах, но для большинства веществ она намного выше,чем у тех металлических пружин, с которыми мы встречаемся в повседневнойжизни. Очень часто величины межатомных сил весьма и весьма велики. Этогои следовало ожидать, если вспомнить о силах, которые могут быть полученыпри разрыве химических связей горючих или взрывчатых веществ.
