Tại sao dùng vòm cuốn có thể vượt qua khoảng cách lớn hơn so với dùng dầm?

Khi khẩu độ rất lớn, thường phải dùng dầm vừa dày vừa to, nhưng thế thì trọng lượng bản thân của dầm lại càng tăng lên nhiều. Một dầm đá có diện tích 1 m2, nếu phải bắc qua một khoảng cách là 30 m thì bản thân nó nặng gần 300 tấn. Đá là một vật liệu rất chịu nén, mỗi cm2 có thể chịu một trọng lực là 2000-3000 N, nhưng lực kéo thì lại rất kém (mỗi cm2 chỉ chịu đựng vài trăm N) hơn nữa bản thân đá còn có nhiều vết nứt và đường vân. Do vậy một dầm đá dài 30 m, nặng 300 tấn, dù là rất to, nhưng khi gác lên cao, mặc dù không chịu tải trọng nào cũng tự nó bị gãy.

Khẩu độ vài chục mét, đối với các kết cấu vỏ mỏng, kết cấu khung lưới, kết cấu cáp treo v.v. trong kiến trúc hiện đại, có thể giải quyết một cách dễ dàng ngon ơ, thậm chí khẩu độ 1-2 trăm mét cũng chẳng phải là chuyện khó, nhưng đối với "kết cấu dầm cột" của kiến trúc cổ thì không thể được. Tuy nhiên, thời cổ đại vẫn có nhiều mái nhà kiến trúc với khẩu độ rất lớn, như đền thờ một vạn vị thần cổ của La Mã. Khẩu độ mái vòm của nó đạt đến 43 m (đường kính), vậy nó được xây dựng như thế nào?

Trong các kiến trúc trước kia, ta thường thấy bên trong một số cửa sổ hoặc cửa ra vào, người ta dùng các viên đá hoặc gạch có dạng hình cung tròn, hình bầu dục và hình tròn nhọn, đó là "vòm cuốn". Kết cấu vòm cuốn thường được ứng dụng ở các cầu xây bằng đá thời cổ đại. Ngoài ra còn có một số đền miếu, nhà thờ, mái của chúng có dạng nửa hình cầu, đó cũng là một loại vòm cuốn, về mặt kiến trúc gọi là "mái vòm".

Thế thì tại sao vòm cuốn có thể vượt qua khẩu độ hàng chục mét? Hoá ra là, vòm cuốn có thể dùng từng viên từng viên gạch đá ghép vào nhau mà thành, không như dầm, nhất định phải dùng cả thanh đá hoặc thanh gỗ. Nguyên nhân là sau khi vòm cuốn chịu tải trọng, bên trong nó không sản ra một lực kéo, chủ yếu sản sinh lực nén, các viên đá và viên gạch đều là những vật liệu có khả năng chịu nén rất lớn, các vật liệu dạng viên nhỏ chỉ cần viên này áp đặt vào viên kia không lơi lỏng, thì sẽ không thể bị phân tán ra, đó là nguyên nhân khiến cho vòm cuốn có thể dễ dàng vượt qua khẩu độ lớn hơn so với dầm. Đương nhiên, ở phần chân của vòm cuốn sẽ sản sinh ra lực đẩy hướng ra ngoài, vòm cuốn càng "dẹt" thì lực đẩy càng lớn, giống như khi ta đứng xoạc chân thì cảm giác như bị trượt ra hai bên, vì vậy phần chân của kết cấu vòm cuốn, cần phải làm tường dày hoặc móng vững chắc để chống lại lực đẩy.

Kết cấu vỏ mỏng trong kiến trúc hiện đại, về nguyên lý cũng tương tự như vòm cuốn, vì vậy kết cấu vỏ mỏng tuy rất mỏng, nhưng có thể vượt qua được khoảng cách rất lớn.

Vì sao Hi Lạp cổ đại lại đạt được thành tựu toán học hết sức rực rỡ?

Nói đến toán học cổ đại là phải nhắc đến Hi Lạp cổ đại. Bộ sách Kỉ hà nguyên bản (Anh: “Euclid's Elements) đã được ra đời ở Hi Lạp cổ đại.

Chỉ số IQ không phải là thước đo trí thông minh

Nhiều thiên tài toán học có thể nhanh chóng tìm ra mối liên hệ logic giữa các dãy số dài dằng dặc chỉ trong vòng vài giây nhung lại loay hoay cả giờ...

Trên hoả tinh có sự sống không?

Hoả Tinh là một thiên thể về số mặt nào đó rất giống với Trái Đất. Trong hệ Mặt Trời nó cách Mặt Trời 1,5 đơn vị thiên văn, so với Trái Đất cách Mặt...

Tại sao nghe tiếng nói của mình trong băng ghi âm lại cảm thấy xa lạ?

Nếu bạn ghi âm lại tiếng nói của mình sau đó mở ra nghe, bạn sẽ cảm thấy tiếng nói đó xa lạ, dường như không phải tiếng nói của chính mình. Tại sao lại như vậy?

Cánh tay người máy tại sao có thể vận động linh hoạt

Với người máy, ngoài "bộ óc" thì tay và chân cũng có ý nghĩa quan trọng. Tay người máy phải mô phỏng được chức năng của ngón tay và bàn tay con người...

Vì sao trước khi đi ngủ cần xoa bóp da?

Không ít người trong giới phụ nữ có thói quen tẩy sạch các lớp mỹ phẩm đã sử dụng vào ban ngày trước khi đi ngủ. Vì vậy trong giấc ngủ họ cảm thấy da...

Nhiệt độ trên Trái Đất vì sao lại nóng lên?

Sự biến đổi khí hậu trên Trái Đất có liên quan đến cuộc sống của con người. Các nhà khoa học thông qua nghiên cứu và đo đạc nhiệt độ phát hiện thấy:...

Tại sao vận động viên thể dục dụng cụ phải xoa bột vào tay?

Vận động viên thể dục dụng cụ trước khi lên biểu diễn (xà đơn xà kép, xà lệch) đều nhúng tay vào trong chậu đầy bột màu trắng và xoa xoa một lúc. Tại sao họ lại làm như vậy?

Dịch nhớt trên thân cá có công dụng gì?

Đa số loài cá, trên thân đều được bao bọc bởi lớp vảy cứng, nhưng cũng có một số ít loài cá như lươn, cá nheo, cá chạch...