Quan parlem de ciència poques vegades ho relacionem amb l’enginyeria, i menys quan estem en el món de la contrucció i de l’enginyeria civil. El meu punt de vista és contrari a aquesta visió habitual, si ens centrem en la construcció d’estructures i la ciència que hi ha darrere, és a dir la resistència de materials, veiem que és una branca científica que no té res a envejar a d’altres disciplines de la ciència i de la tècnica.

Es fascinant veure com des del naixement fins a la posterior evolució i maduració la resistència de materials ha seguit els mateixos passos que la resta de branques clàssiques de la ciència. Més encara si seguim els noms propis dels qui han contribuït.

Molts consideren a Galileo (s. XVII) com el primer gran científic, les seves aprotacions sobre astronomia, física i mecànica són prou conegudes, però és menys coneguda la seva aprotació en el camp de la resistència de materials. En el seu llibre ‘Dos noves ciències’ es recull el seu treball sobre el camp de la mecànica, Galileo va observar que la resistència d’un element sotmés a tracció és proporcional a la seva secció i independent de la seva longitud. També va explicar el mecanisme resistent d’una biga en voladiu sotmesa a flexió. Ara sabem que la seva teoria no era correcta però aquesta primera publicació va servir de punt de partida i el seu testimoni va passar a tants d’altres.

Il·lustració de Galileo d'una assaig a flexió (font)

Il·lustració de Galileo d’una assaig a flexió (font)

Posteriorment Robert Hooke, coetani i rival de Newton, va evaluar que l’allargament de cables i resorts es proporcional al pes que aguanten. La llei de Hooke, que porta el seu propi nom, és la base quan tractem amb elements elàstics.

La resistència de materials va evolucionar com la resta de branques de la ciència, va avançar a mesura que el pensament científic i les eines teòriques i técniques evolucionaven. Actualment tothom pot tenir accés a al coneixement però a finals del segle XVII el càlcul (sí l’assignatura sobre derivades i integrals) era l’eina més potent de l’època i només quatre homes estaven familiaritzats amb aquesta branca de les matemàtiques. Aquests eren Leibnitz, Newton i els dos germans Jacob i Johann Bernoulli. Aquests dos últims són prou coneguts al món de les matemàtiques però també van treballar en el camp de les estructures estudiant la deformació de bigues. El fill de Johann, Daniel Bernoulli va seguir les passes del seu pare, la seva publicació més important va ser ‘Hidrodinàmica’ on va postular el principi de Bernoulli però de les seves converses amb Euler en van sortir grans constribucions a la resistència de materials.

Jacob, Johann i Daniel Bernoulli i Leonhard Euler (d'esquerra a dreta)

Jacob, Johann i Daniel Bernoulli i Leonhard Euler (d’esquerra a dreta)

Leonard Euler (s. XVIII) un dels matemátics i físics més coneguts i prolífics va compartir pis amb Daniel Bernoulli que el va encoratjar a resoldre de forma analítica l’equació diferèncial de la biga. També va obtenir la càrrega crítica de vinclament per pilars comprimits, que és la base per el cálcul de la inestabilitat d’una estructura.

Durant el segle XVIII tot estava per fer en el món de la ciència i pràcticament encara no hi havia divisió entre disciplines. Un mateix pensador tocava diferents branques de la física i de les matemàtiques, és habitual trobar que grans científics en certes disciplines també van treballar en la resistència de materials.

Coulomb (1736 – 1806) va contribuir com ningú a la mecànica de sòlids elàstics durant el segle XVIII però les seves aportacions més conegudes van ser en el camp de l’electricitat i el magnetisme. Thomas Young (1773 – 1829) és conegut per el seu experiment d’interferència de la llum (1801), des del meu punt de vista un dels experiments més influents de la història de la ciència, anys més tard introduía el mòdul d’elasticitat (o mòdul de Young) com a propietat intrinseca del material i independent de la secció. Lord Kelvin (1824 – 1907) i James Clerk Maxwell (1831 – 1879) grans personalitats en els camps de la termodinàmica i de l’electromagnetisme respectivament també van treballar en l’elasticitat i la resistència de materials.

Coulomb, Young, Kelvin i Maxwell (d'esquerra a dreta)

Coulomb, Young, Kelvin i Maxwell (d’esquerra a dreta)

Aquests són alguns del noms propis de la resistència de materials però n’hi han molts més i sinò els he citat abans no és perquè siguin secundaris, podria haver parlat també de Navier, Cauchy, Poisson, Stokes, Lamé, Saint-Venant, Mohr o de Stephen Timoshenko, considerat el pare de la resistència de materials moderna i autor del llibre ‘History of strength materials’. Llibre d’on he tret la major part de la informació de l’artícle i que recomano pel qui vulgui ampliar la informació de les persones que han conformat la ciència de les estructures.

History of strength materials. Autor: Stephen P. Timoshenko

History of strength materials. Autor: Stephen P. Timoshenko

 

Tags: , , , , , , ,