麦秆上的力学 [复制链接]

第8版()
专栏：知识小品

麦秆上的力学
王燮山
麦秆是很有用的东西。人们利用它中空的特点，把它压扁，编织成很多轻巧而实用的手工艺品，如扇子、凉帽等等。还有人利用它来吸饮料……
但是人们在利用麦秆的时候，有没有想到这样一个问题：如此轻轻的空心麦秆，却能承受比它重得多的麦穗，而不倒伏呢？
通常，很多人认为东西在受到压力时，实心杆件的承载能力应当比空心杆件大。在杆件很短的时候，这个常识的判断是正确的。但当杆件又细又长，超过一定的限度时，像麦秆那样，情况就不那么简单了。
根据材料力学理论的计算表明，两根长度、面积相同的细长杆，空心杆的承压能力要比实心杆大两倍之多。因此假如设想把直立的空心麦秆用同样断面面积、同样长度和同样材料的实心杆来代替的话，实心杆将受不住麦穗的压力而倒伏。
在自然界里，很多植物都是中空的，常见的如：芦苇、竹等；其他如人和动物的骨头都是中空的。这正如三百多年前的力学奠基人伽利略所说的：“人类的技艺和大自然都在尽情地利用这种空心固体。这种物体可以不增加重量而大大增高它的强度。”
在工程上，人们利用这个道理，把一些高大的柱子和一些杆子都做成空心的；在机器中，人们广泛地用钢管和铁管来制造细长的承压的架子。当然这样做都是在杆件细而长的情况之下；如果杆件既粗且短，空心就没有什么优越性可言了。
麦秆的承载能力不但和断面的形状有关系，而且和秆的长度有关系。一根细而长的受压杆，根据材料力学理论，它的承压能力和长度的平方成反比；杆的长度增加一倍，那么它的承压能力只及原来的四分之一。因此如果麦秆长得过长，虽然仍是空心的，它也会受不了麦穗的压力而倒伏。有句农谚叫做：“清明淹住狗，一亩打一斗；清明淹住雁，一亩打一石。”这说明农民们很早就懂得麦秆长得过高（“淹住狗”）是不好的。从力学观点说来，麦秆愈短，它的承压能力愈大，愈不会倒伏。要使短而粗的麦秆长出沉甸结实的穗，这就需要农学家们的努力了。
6月22日人民日报第二版上登着一篇题为“防倒伏专家——刘应祥”的通讯，这篇通讯中报道了河南农民刘应祥防止小麦倒伏的办法。主要的办法就是在生长的旺季里，把长得过快的麦秆，用人工把它压倒。被压倒的麦子，经过几天以后，又自动地长直，但在受挫折的地方长起了疙瘩，麦秆的长度也就相应地缩短了许多。这样做过两次后，麦秆的长度缩短了约18％，这些麦秆都没有产生倒伏。因此，秘密就在于：麦秆的长度被人为地缩短了，它的承压能力就相应地有了增加。