Николай Добронравов - Беседа о колесе

Но бывало так, что наиболее подходящее дерево росло не на самом берегу; тогда возникала необходимость дотащить бревно до воды. Надо полагать, что при этом наши далекие предки заметили, что катить его гораздо легче, чем тянуть. В самом деле, как мы знаем, когда одно тело скользит по поверхности другого, возникает сила, препятствующая движению. Это — сила трения скольжения. Когда одно тело катится по поверхности другого, также возникает сила, препятствующая этому движению. Это — сила трения качения. Трение скольжения больше трения качения, поэтому катить легче, чем волочить. Однако катить можно только по гладкому месту, катить же в лесу нельзя: если бревно длинное, оно все время будет наталкиваться на деревья. Волей-неволей, а приходилось тянуть его вдоль. Проделывая много раз эту утомительную работу, первобытные люди заметили, что тянуть ствол легче, если он скользит не по земле, а по корням или по упавшим стволам менее крупных деревьев. Тогда, для облегчения этой работы, стали подкладывать специально на пути катящегося ствола куски дерева. Естественно было заметить, что особенно облегчалась работа тогда, когда эти куски дерева оказывались сами прямыми и круглыми и, в свою очередь, могли катиться по земле. Так был изобретен каток— предшественник колеса.

Не нужно думать, что это первобытное изобретение с течением времени устарело. Его применяли и тогда, когда развился рабовладельческий строй. Огромные камни для пирамид и дворцов рабы передвигали с помощью первобытных катков на значительные расстояния к месту постройки. На рис. 1 изображено изваянное из камня украшение одной из стен дворца ассирийского царя Сенахериба.

Рис. 1. Перевозка на катках крылатого каменного быка в древней Ассирии.

Мы видим, как крылатого быка тянут на насыпь, подкладывая катки под деревянный помост, на котором он стоит.

Катки остались в качестве вспомогательных орудий и в наше время, но применяются они лишь тогда, когда требуется перемещать тяжелые грузы на очень небольшие расстояния. Никому не придет теперь в голову перетаскивать тяжелые предметы издалека на катках, для этого уже много веков тому назад изобретены повозки.

Повозка была сделана, несомненно, на много тысячелетий позднее, чем изобретен каток: сама надобность в повозке могла возникнуть только тогда, когда имелось что перевозить и приходилось передвигать грузы на сравнительно большие расстояния. У первобытных охотников еще не было потребности в усовершенствовании транспортных средств. Их имущество было столь несложно и мало, что, при перемене места охоты, они либо могли взять его с собой, либо же бросить без особого сожаления. Когда же добыча оказывалась обильной и ее нельзя было унести на собственных плечах или приволочь на примитивных волокушах, охотники предпочитали сами переселяться к месту добычи. Только после перехода к скотоводству и земледелию, когда систематические переселения стали необходимы для смены пастбищ, а домашний инвентарь был уже более сложным, — только тогда потребовались специальные приспособления для перевозки грузов и была использована тягловая сила животных. Примитивная волокуша в это время начала заменяться повозкой.

Но колесные повозки возникли далеко не сразу. Не везде имелись условия, благоприятствовавшие их появлению. Колесные повозки не могли возникнуть ни в лесу, ни в горах, где из-за бездорожья все равно нельзя было бы их использовать, ни в песчаных полупустынных степях, ни в болотистых тундрах, где летом колеса увязали бы во мху и песке, а зимою— в снегу. Первые колесные повозки должны были появиться там, где почва благоприятствовала их применению, где оказывался строительный материал для их изготовления. Эти условия имелись в травянистых степях, где почва ровная и твердая, а по лощинам росли деревья.

Повозки можно рассматривать как усовершенствование первобытного катка. Если вначале подкладывали катки непосредственно под перетаскиваемый предмет, например под бревно, то с течением времени стали делать помост с полозьями или лежнями по краям, на который клали груз; катки же подводились под лежни помоста так, что они выступали из-под него. При этом приходилось все время подкладывать катки спереди и подбирать их позади помоста, что сильно замедляло передвижение.

У древних «изобретателей» должна была возникнуть мысль: нельзя ли обойтись одним катком, не дав ему выскальзывать из-под помоста? Два сучка на крайних брусьях-лежнях помоста прекрасно решали эту задачу. Так был изобретен первобытный подшипник. Однако новое удобство повело и к некоторому ухудшению: повозка стала тяжелее на ходу. Объясняется это очень просто: раньше обычно ни каток не скользил по земле, ни лежни по катку. Если же каток не мог выходить из-под помоста, то он перекатывался только по земле и скользил по лежням. В том месте, где каток соприкасался с лежнями помоста, и каток и лежни истирались, на них появлялись желобки. Трущиеся части нагревались; от нагрева и от стирания на поверхности дерева появлялась смола, образуя смазку, что уменьшало силу трения. Как только образовывалась «шейка», ход повозки становился легче, т. е. перевозка одного и того же груза требовала меньше усилий. Происходит это вследствие того, что «путь» трущейся о лежни части катка при каждом обороте становится меньше во столько же раз, во сколько поперечник шейки меньше поперечника необтертой части катка. Сила же трения, как известно, не зависит от величины трущихся поверхностей. Таким образом, сила оставалась постоянной, а «путь» уменьшался. Поэтому работа, измеряемая произведением силы на путь, становилась меньше. (В данном случае, под путем надо понимать не перемещение самой повозки, а перемещение трущейся части катка относительно «неподвижных» лежней).

Со временем стали умышленно обрабатывать каток, например посредством обжигания, таким образом, чтобы вся средняя его часть была тоньше, а боковые оставались неизменными. Каток расчленился: середина его образовала «ось», а боковые части — «колеса». Получилось то, что в настоящее время называется «скат».

Позднее отдельно стали изготовлять ось и колеса. Однако колеса наглухо насаживались на ось. Пример такого ската можно обнаружить на изображении древнеримской военной повозки, где видны прямоугольные концы осей (рис. 2).

Рис. 2. Древнеримская военная повозка с колесами, наглухо насаженными на ось (скат).