Наподобие Левиафана
Почему на простом табурете сидеть жёстко, в то время как на гладком стуле, тоже деревянном, нисколько не жёстко? Почему мягко лежать в верёвочном гамаке, который сплетён из довольно твёрдых шнурков? Почему не жёстко лежать на проволочной сетке, устраиваемой в кроватях взамен пружинных матрацев?
Нетрудно догадаться. Сидение простого табурета плоско; наше тело соприкасается с ним лишь по небольшой поверхности, на которой и сосредоточивается вся тяжесть туловища. У стула же сиденье вогнутое; оно соприкасается с телом по большей поверхности; по этой поверхности распределяется вес туловища: на единицу поверхности приходится меньший груз, меньшее давление.
Итак, всё дело здесь в более равномерном распределении давления. Когда мы нежимся на мягкой постели, в ней образуются углубления, соответствующие неровностям нашего тела. Давление распределяется здесь по нижней поверхности тела довольно равномерно, так что на каждый квадратный сантиметр приходится всего несколько граммов. Неудивительно, что в этих условиях мы чувствуем себя хорошо.
Легко выразить это различие и в числах. Поверхность тела взрослого человека составляет около 2 кв. м, или 20 000 кв. см. Допустим, что, когда мы лежим в постели, с ней соприкасается, опираясь на неё, приблизительно 1/4 всей поверхности нашего тела, т. е. 0,5 кв. м, или 5 000 кв. см. Вес же нашего тела — около 60 кг (в средем), или 60000 г. Значит, на каждый квадратный сантиметр приходится всего 12 г. Когда же мы лежим на голых досках, то соприкасаемся с опорной плоскостью лишь в немногих маленьких участках, общей площадью в какую-нибудь сотню кв. сантиметров. На каждый квадратный сантиметр приходится, следовательно, давление в полкилограмма, а не в десяток граммов. Разница заметная, и мы сразу ощущаем её на своём теле, говоря, что нам «очень жёстко».
Но даже на самом твёрдом ложе нам может быть вовсе не жёстко, если давление распределяется равномерно на большую поверхность. Вообразите, что вы легли на мягкую глину и что в ней отпечатались формы вашего тела. Покинув глину, оставьте её сохнуть (высыхая, глина «садится» на 5—10%, но предположим, что этого не происходит). Когда она сделается твёрдой, как камень, сохранив оставленные вашим телом вдавленности, лягте на неё опять, заполнив собой эту каменную форму. Вы почувствуете себя, как на нежном пуховике, не ощущая жёсткости, хотя лежите буквально на камне. Вы уподобитесь легендарному Левиафану, о котором читаем в стихотворении Ломоносова:
На острых камнях возлегает
И твёрдость оных презирает
Для крепости великих сил,
Считая их за мягкий ил.
Но причина нашей нечувствительности к жёсткости ложа будет не «крепость великих сил», а распределение давления тела на весьма большую опорную поверхность.
Занимательная физика Ч-1 Я.И. Перельман