任何物体都有弹性。钻石或者钢铁很坚硬,其实只是弹性很小而已。就连你现在所处的高楼,也在风中晃动。完全没有弹性的物体只是物理上的完美设想。
现在的高层建筑,一般都是钢筋混凝土和纯钢结构的。钢筋混凝土发明于1850前后。钢铁冶炼技术也在同一时期有了明显发展,使得钢材可以作为建筑材料。钢筋混凝土是一个很智慧也很简单的发明,里面的两种成分,承担了不同的功能。其中,混凝土承受压力,再加入很少的钢筋来承受拉力,这样就很经济实惠了。具体而言,就是在承受压力的部分用混凝土,在承受拉力的部分,放置钢筋。
在钢筋混凝土发明之前,是少有高层建筑物的。那时,木材是常见的建筑材料,它们的弹性高于钢筋混凝土和钢,在尺寸相同的情况下,木构件的硬度也要明显小于钢筋混凝土和钢。用木材建造楼房,高度肯定是受限的。
不管是哪种建筑材料,在力的作用下都会发生弹性形变。刮风的时候,楼房受到横向的风力,产生弹性形变。我们的教学楼通常比较低矮,形变程度往往只有几毫米,上海金茂大厦高达420.5米。在大风中,它的楼顶会以中心点向两旁晃动,晃动幅度能达到向两边各50厘米。地震来袭的时候,楼房也会因为地面的垂直和水平移动,而发生纵向或者横向的弹性形变。
人判断距离,很重要的机制是把自身同参照物的相对位置进行对比。
就高层建筑而言,一般固定的参照物是其他建筑。其他建筑通常离自己所在的位置距离较远,因此自己所在的建筑发生几厘米或几十厘米的变形,人很难察觉。假如两个高楼间距只有1米,参照物就很近,楼上的人肯定能发现两栋楼间距在变化。当然现实中,不会允许这么近的建筑。此外,人也能感知速度的变化。比如坐车的时候,当车的速度不变,我们也许判断不准车速大小,但如果突然加速或刹车,我们就能明显感受到。
地震可能使建筑来回震动,尽管幅度可能不大,也会使人察觉。但当人处在大楼里,在风的作用下,楼虽然有变形,但因为不是来回快速地晃动,人的感知能力就不足以进行辨识了。
物体由于发生弹性形变后,撤去外力而产生的力叫弹力。它的方向跟使物体发生弹性形变的力的方向相反。通常说的压力、支持力、拉力都是弹力。