PhysBook
PhysBook
Представиться системе

GSA. Наподобие Левиафана

Материал из PhysBook

Наподобие Левиафана

Почему на простом табурете сидеть жестко, в то время как на стуле, тоже деревянном, нисколько не жестко? Почему мягко лежать в веревочном гамаке, который сплетен из довольно твердых шнурков? Почему не жестко лежать на проволочной сетке, устраиваемой в кроватях взамен пружинных матрасов?

Нетрудно догадаться. Сиденье простого табурета плоско; наше тело соприкасается с ним лишь но небольшой поверхности, на которой и сосредоточивается вес туловища. У стула же сиденье вогнутое, оно соприкасается с телом по большей поверхности, по этой поверхности и распределяется вес туловища: на единицу поверхности приходится меньший груз, меньшее давление.

Итак, все дело здесь в более равномерном распределении давления. Когда мы нежимся на мягкой постели, в ней образуются углубления, соответствующие неровностям нашего тела. Сила давления распределяется здесь но нижней поверхности тела довольно равномерно, так что на каждый квадратный сантиметр приходится малое давление. Неудивительно, что в этих условиях мы чувствуем себя хорошо.

Легко выразить это различие в числах. Поверхность тела взрослого человека составляет около 2 м2, или 20 000 см2. Допустим, что, когда мы лежим в постели, с ней соприкасается, опираясь на нее, приблизительно 1/4 всей поверхности нашего тела, то есть 0,5 м2, или 5000 см2. Вес же нашего тела — около 600 Н. Значит, давление ела на постель, а, следовательно, и постели на тело составляет в среднем 0,12 Па. Когда же мы лежим на голых досках, то соприкасаемся с опорной плоскостью лишь в не многих маленьких участках, общей площадью в какую-нибудь сотню квадратных сантиметров. В этом случае давление тела на доски, а значит и досок на тело составляет приблизительно 6 Па, а не 0,12 Па, как в предыдущем случае. Разница заметная, и мы сразу ощущаем ее на своем теле, говоря, что нам «очень жестко».

Но даже на самом твердом ложе нам может быть вовсе не жестко, если давление распределяется равномерно на большую поверхность. Вообразите, что вы легли на мягкую глину и в ней отпечатались формы вашего тела. Покинув глину, оставьте ее сохнуть (высыхая, глина «садится» на 5—10%, но предположим, что этого не происходит). Когда она сделается твердой как камень, сохранив оставленные вашим телом вдавленности, лягте на нее опять, заполнив собой эту каменную форму. Вы почувствуете себя, как на нежном пуховике, хотя лежите буквально на камне. Вы уподобитесь легендарному Левиафану, о котором читаем в стихотворении Ломоносова:

На острых камнях возлегает

И твердость оных презирает

Для крепости великих сил,

Считая их за мягкий ил.

Но причина нашей нечувствительности к жесткости ложа будет не «крепость великих сил», а распределение веса тела на весьма большую опорную поверхность.