Почему мы не проваливаемся сквозь пол

Еще в первые десятилетия нашего века ответ на вопросы о свойствах материалов искали в эксперименте. И лишь последние 40 лет ученые, специалисты в области материаловедения, стали серьезно изучать строение материалов, убедившись, что их свойства зависят от совершенства в расположении атомов. Обо всем этом живо и с юмором рассказывает автор книги профессор университета в Рединге (Великобритания) Джеймс Эдвард Гордон. Книга рассчитана не только на школьников и студентов, но и на тех, кого по роду работы интересует поведение современных материалов и прочность конструкций.

Оглавление

Предисловие

Введение

Новая наука о прочных материалах, или как задавать трудные вопросы

Металлы и неметаллы

Что такое материаловедение

Суеверия и ремесленничество

Атомы, химия, единицы измерения

Часть I. Упругость и теория прочности

Глава 1

Напряжения и деформации, или почему мы не проваливаемся сквозь пол

Напряжения и деформации, что это?

Закон Гука

Модуль Юнга

Прочность

Растяжение и сжатие в конструкциях

Балки и изгиб

Глава 2

Внутреннее сцепление, или Насколько прочными должны быть материалы

Гриффитс и энергия

Глава 3

Трещины и дислокации, или почему столь мала фактическая прочность материалов

Концентрация напряжений

Гриффитсовы трещины

Прочность хрупких кристаллов и рассказ об усах

Дислокации и пластичность

Часть II. Неметаллы

Глава 4

Торможение трещины, или как обеспечить вязкость

Ударная прочность

Критерий Гриффитса и критическая длина трещины

Вязкость неметаллических материалов

Поверхность раздела как тормоз для трещин

Глава 5

Древесина и целлюлоза, или о деревянных кораблях и железных людях

Рост растения

Свойства древесины

Разбухание

Выдержка древесины

Разложение древесины

Деревянные суда

Глава 6

Клей и фанера, или слюда в планерах

Клеи

Слоистая древесина и фанера

Аэропланы

Глава 7

Композиционные материалы, или как делать кирпичи с соломой

Папье-маше

Пресс-порошки

Слоистые материалы с целлюлозными волокнами

Стеклопластики

Армированный бетон

Часть III. Металлы

Глава 8

Пластичность металлов, или интимная жизнь дислокаций

Чем плохи вязко-упругие материалы

Торможение трещин дислокациями и коррозия под напряжением

Пластичность кристаллов

Краевые и винтовые дислокации

Наблюдение дислокаций

Ползучесть и жаропрочность

Глава 9

Железо и сталь, или Гефест средь чертовых мельниц

Железо

Чугун

Пудлинговое железо

Сталеварение

Бессемеровская сталь

Мартеновская сталь

Глава 10

Материалы будущего, или как ошибаться в догадках

Чего можно ожидать от материалов будущего?

Ближайшее будущее

Приложение I

О различных типах твердого тела, или кое-что о патоке

Атомы и молекулы

Химические связи

Теплота и плавление

Кристаллизация

Стекла

Полимеры

Эластомеры

Предлагаемая советскому читателю книга профессора Гордона, пожалуй, единственная в своем роде.

Она написана совершенно популярно, для самого широкого круга читателей, но ее прочтет с интересом и специалист, во всяком случае автор предисловия читал ее, как роман, не отрываясь.

Написать популярную книгу о прочности материалов и конструкций очень трудно, эта область науки мало эффектна, в ней нет таких захватывающих идей и впечатляющих открытий, которые поражают воображение каждого. Когда на воздушной трассе появляется новый реактивный самолет, когда на Луну или одну из планет отправляется космический корабль, это понятно и интересно всем, но мало кто представляет себе, что великолепные технические достижения последних лет в значительной мере связаны с преодолением основной трудности - сделать конструкцию достаточно прочной. Это относится не только к новой технике. Человечество было вынуждено решать проблему прочности в течение всей истории своего существования, но делалось это на ощупь, эмпирически. Если библейское предание о вавилонской башне не лишено исторической достоверности, неуспеху древних строителей способствовало совсем не смешение языков, просто слишком высокое сооружение развалилось в процессе постройки под действием собственного веса.

Опыт строительства прочных сооружений накапливался веками, притом дорогой ценой. Шедевры архитектуры прошлых эпох восхищают нас и сейчас как памятники человеческого гения, но история не сохранила памяти о бесчисленных неудачах. В наше время учение о прочности - это большая и разветвленная наука о свойствах материалов и принципах их создания, с одной стороны, и о рациональном использовании материала в конструкции, с другой. Эти две стороны неразрывно связаны между собой, и сейчас мы отчетливо понимаем, что для дальнейшего прогресса в создании прочных материалов и прочных конструкций необходимо объединение ученых разных специальностей: химиков, физиков и механиков. Необходима общая точка зрения, объединяющая взгляды представителей различных областей науки.