Карандаш. История создания и другие подробности - [53]

Итак, брусочек сухой хвойной древесины предлагалось принять за один из трубчатых элементов конструкции моста Британия (незаточенный карандаш № 2 точно так же годится для этой цели). Длина обычного карандаша — семь дюймов (около 18 см), а диаметр — четверть дюйма (0,6 см). Таким образом, соотношение длины и толщины карандаша составляет 30 : 1; у куска древесины, описываемого в путеводителе Ханта, примерно те же параметры. Важно выдерживать постоянное соотношение между длиной и шириной, в противном случае другие механические явления сведут на нет аналогии, которые мы хотим провести. Желательно также, чтобы карандаш был квадратным в сечении, но они встречаются редко, и для наших целей вполне годятся обычные шестигранные. Оправа карандаша чаще всего делается из можжевельника, в центре ее проложен графитовый стержень, но это обстоятельство не имеет большого значения. Как отмечалось в путеводителе, даже такие разные материалы, как дерево, железо и камень, ведут себя почти одинаково в описываемых условиях.

Далее нужно подобрать подходящие опоры для моста, роль которого у нас выполняет карандаш. Ими могут послужить пара кирпичей или книг одинаковой толщины, поставленных на расстоянии друг от друга. Установите на опоры карандаш, представив, что это мост. (Удобно уложить его маркировкой вверх, тогда вы легко найдете верхнюю грань, когда карандаш сломается.) С осторожностью, которая всегда требуется в любом эксперименте, где нужно что-то сломать, медленно надавливайте в центр карандаша-моста пальцем или другим коротким карандашом, расположив его перпендикулярно. Наблюдайте за появлением изгиба и прислушивайтесь к звуку, который будет издавать древесина. Карандаш будет гнуться и трещать по мере увеличения нагрузки на его центр. Как сказано в путеводителе Ханта, «верхняя поверхность ведет себя так, будто она сжимается и укорачивается, а нижняя — растягивается и удлиняется»[255]. В любой момент эксперимент можно остановить, чтобы осмотреть возникшие повреждения, либо продолжать гнуть карандаш, пока он не сломается. Когда карандаш сломается, его верхняя сторона будет выглядеть размозженной, а нижняя — разорванной. «Рассмотрев эти повреждения, вы получите представление о силах, которые возникают в балке из любого материала, когда она подвергается поперечной деформации» — то есть когда напряжение меняется с давящего до растягивающего.

В ходе этого нехитрого эксперимента карандаш подвергается тем же основным воздействиям, которые интересовали Аристотеля, когда он писал о переломлении палки о колено. В этом случае руки действуют как опоры, а колено является источником силы или нагрузки. Для куска дерева не имеет значения, двигаются ли опоры при приложении к нему постоянной силы или, наоборот, растет ли нагрузка при неподвижных опорах. Понимать суть этого явления необходимо, чтобы делать карандаши с более прочными стержнями, а эта проблема издавна стояла перед производителями.

Внимание к техническим деталям ломания палок было инициировано не только выставкой. Скорее, ее огромный успех был обусловлен ожиданиями публики и ее растущим интересом к таким знаниям. В то время люди узнавали о новейших инженерных достижениях из журналов «Иллюстрейтед Лондон ньюс», за океаном как раз начал выходить журнал «Сайнтифик америкэн», и все читали про новейшее чудо света — мост из трубчатых элементов через пролив Менай, так что пояснения закономерно нашли благодарных адресатов. И хотя мосты, будучи уникальными и впечатляющими достижения инженерии, несомненно достойны самых высоких оценок и восхищения, хороший карандаш — не меньшая удача прогресса.

Путеводитель Ханта был не единственным изданием на выставке, которую посетило шесть миллионов человек. Популярна была также книга Джона Таллиса «История и описание Хрустального дворца» в трех томах, где рассматривались экспонаты из категории предметов повседневного обихода. На Великой выставке можно было найти карандаши из Англии, Франции, Германии и Австрии[256]; графитовому карандашу выпала честь быть включенным в «Историю» Таллиса — он описывался в разделе, посвященном инструментам художников. Автор напоминал читателям о недостатках карандашей, содержащих серу и похожие добавки: в частности, подчеркивал, что их следы нельзя стереть, а если это и удается, их можно без разрешения восстановить с помощью химической реакции, в которую вступают оставленные на бумаге частицы серы. Следующее обстоятельное предостережение из книги дает представление о степени детальности информации, которую получал читатель, хотя, возможно, автором двигало чувство национальной гордости:

Не все знают, что графитовая пыль (или низкосортный графит) смешивается с сернистой сурьмой или чистой серой, и чем больше доля этих ингредиентов, тем тверже грифель. Сера измельчается вместе с графитом, затем смесь кладется на железный противень и нагревается до температуры, при которой ингредиенты наполовину расплавляются. После этого неостывшая смесь помещается под пресс и выдерживается там до охлаждения. Таким образом получается блок, который режется на полоски и укладывается в можжевеловую оправу. <…> Хороший графитовый карандаш… должен писать легко, не быть зернистым и в то же маслянистым или мыльным на ощупь; он должен выдерживать умеренно сильное давление, оставлять насыщенный глянцевый след, легко стираемый ластиком. <…> Более мягкие и темные сорта менее прочны и исписываются быстрее по сравнению с более твердыми.