神奇的拱结构

    有人做过这样的实验，让一个体重相当可观的彪形大汉踩在一只乌龟的背上，在人的重压下，乌龟却安然无恙。

    另外把一只生鸡蛋的两端放在两手的掌心之间用力挤压，欲把蛋壳压碎必须施加很大的力，还有宏大建筑物的薄壳屋顶，古老的赵州桥，它们为什么能经久不坏呢？一个直径为10厘米的灯泡周围所承受的空气压力约有187公斤，为什么也压不碎它呢？原来它们都属于“拱形结构”。现在仅以拱形桥为例说明它的力学原理，如图1.1所示。

    设楔形石块A处于拱桥的中央，拱桥顶上部的重量G压在A上，由于石块A是楔形的，在重压下不能向下移动，只能挤在与其相邻的石块B和C上。从力的效果来分析，即按照力的平行四边形法则，将力G分解为两个分力F1和F2。分力F1和F2被相邻的石块B、C的阻力抵消了。依次类推，可得知其它石块的受力情况。

    综上所述，在拱桥上面的重压是不会把桥压塌的。但是石块的楔形只能阻止A的下落，却不能阻止其上升，因此从拱桥内侧向上用力把石块A拆掉却是比较容易的。由此联想到，从外面不易把蛋壳压碎，但鸡雏用幼嫩的小嘴只需在蛋壳内啄上几下就很容易冲破天然堡垒的束缚，脱壳而出了。由此联想到堡垒易从内部攻破，就更具有深刻的社会意义了。