Wytrzymałość materiałów

Około roku 1670 angielski filozof naturalny Robert Hooke przeprowadził szereg badań nad właściwościami sprężyn. Odkrył on, że jeżeli w celu rozciągnięcia jakiejś sprężyny o 1 cm potrzebne były 2 kG, to do rozciągnięcia jej o 2 cm potrzeba 4 kG, zaś do rozciągnięcia o 3 cm - 6 kG. Innymi słowy, wielkość odkształcenia jest wprost proporcjonalna do wielkości siły tanie drzwi wewnętrzne. Sztywne sprężyny wymagają większych sił niż wiotkie, ale w każdym przypadku podwojenie siły powinno podwoić odkształcenie, a potrojenie - potroić. Co więcej, sprężyny stale będą powracały do swoich pierwotnych kształtów, jeżeli odkształcająca je siła zostanie usunięta (właśnie dzięki temu są sprężynami).

Hooke zauważył także, że są pewne granice takiego zachowania. Jeżeli do sprężyny zostanie przyłożona odpowiednio duża siła, rozciągnie się ona znacznie bardziej, niż by to wynikało z prostej liniowej zależności. Kiedy siła ta zostanie usunięta, sprężyna nie powróci całkowicie do swojego pierwotnego kształtu. Podsumowując należy stwierdzić, że każda sprężyna ma granicą sprężystości. Niestety, by ją zmierzyć, trzeba zniszczyć sprężynę.

Dlaczego mówię o sprężynach?  Ponieważ okazuje się, że wszystkie materiały konstrukcyjne - kamień, beton, drewno lub stal - zachowują się jak sztywne sprężyny. Materiały konstrukcyjne muszą być elastyczne, w przeciwnym razie nie mogłyby unieść obciążenia.  Nie da się zbudować nawet małej konstrukcji z materiałów nieelastycznych - z kitu lub miękkiej gliny.