Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами

Из главы 1 вы узнали, что дома стоят за счет компенсации своего веса на фундаменте. Кирпичи и балки сжимаются, и вес дома и его содержимого, давящий вниз, компенсируется силой реакции опоры, состоящей из атомов в почве и основании, которые выталкивают дом вверх. То же относится и к одежде. Вечернее платье и плащ, шелковое кимоно и джинсы имеют вес, как и дом. Но, если дом стоит на земле за счет сил сжатия, одежда держится на теле за счет сил натяжения.

Тяжелое подвенечное платье давит на плечи невесты так же, как канаты подвесного моста, держащие полотно, давят на пилоны. Большой вес платья распределяется с помощью сил натяжения в швах и отдельных волокнах примерно так же, как вес моста и всего транспорта на нем – между держащими мост металлическими канатами (или как вес велосипеда и ездока равномерно распределяется между спицами колес, как мы видели в главе 4). Подумайте о своих джинсах с такой точки зрения, и вы увидите их в совершенно новом свете. Широкий пояс держит на себе вес всей тяжелой ткани. Он создает главную линию натяжения в районе пояса, поэтому в хороших дорогих моделях для скрепления ткани используются прочные заклепки.

Вот это да! Наука вокруг поношенных джинсов

У меня есть друг, который стремится модно одеваться. Он рассказывал мне: чтобы придать колорит новым дорогим джинсам, он специально смачивает их водой и обрабатывает теркой для сыра. В результате они становятся «пикантно поношенными». Большинство из нас достигает того же самого годами носки, а он – буквально за несколько мгновений.

Нетрудно понять, почему потертости и даже дыры появляются на коленях джинсов и локтях свитеров. Когда я был ребенком и любил катать машинки по ковру, причина этого была яснее ясного. Прошло много лет, никаких машинок с коврами нет и в помине, а джинсы все равно истираются прежде всего на коленях. Почему? Каждый раз, когда вы встаете или садитесь, ткань трется о колени. Конечно, кожу никак нельзя отнести к абразивным материалам. Но, если присмотреться к этому явлению повнимательнее, сразу станет понятна суть проблемы. Ткань штанины резко перегибается и, если ваше колено согнуто, двигается под прямым углом. Здесь мы можем увидеть не столько штанину, сколько очень плохо работающий блок.

Блоки – механизмы, состоящие из колес и тросов, которые вы можете видеть, например, на кранах. Трос двигается по ряду колес, и в результате поднимаемый краном вес распределяется между различными участками троса. Кран способен поднимать огромные и тяжелые предметы, но медленно. Вы наверняка неоднократно наблюдали, как на высотных зданиях такие устройства доставляют туда-сюда тяжеленные блоки. И наверняка задумывались: а что случится, если трос лопнет? Но он никогда не лопается. Ведь он не трется о неподвижный блок, поэтому мало изнашивается. Блок вращается вместе с движением троса точно с такой же скоростью. В месте соприкосновения троса с блоком трения почти нет. Как и в принципе работы колес, с которым вы познакомились в главе 3, трение в блоке сосредоточено в основном на его оси, поэтому тросу оно не наносит вреда.

Джинсы тяжелы, и та их часть, которая приходится на пояс и бедра, работает больше, чем низ штанин (ей приходится нести на себе весь вес вещи). Наибольшее воздействие сил трения испытывают колени – поэтому джинсы изнашиваются на них быстрее всего. Проблема джинсов в том, что на наших коленях нет блоков. Если в кране блок позволяет тросу плавно двигаться вместе с собой без особого трения, штанина постоянно с большим сопротивлением двигается по вашему костистому колену. Поэтому появление здесь дыр – только вопрос времени.

Чинить одежду нужно вовремя

Когда мы задумываемся о силах, которые работают в нашей одежде, нам проще понять, почему она может нас украшать, а может и не украшать. Здания проектируются надежными и способными противостоять любым земным силам и природным катаклизмам, а одежда должна быть удобной и легко приспосабливаемой к любой среде, мягкой и легко двигаться вместе с телом. Она должна учитывать силы, которые на нее действуют, но иначе, чем другие материалы (в том числе строительные).