能更好地兜住风的船在水上跑得更快，这是必然的；但就在我们抵达终点前，风力增强了。“如果说有什么问题，那就是我们迷失了航向，先生。”中尉再次报告说。
“我完全清楚。”舰长答道，语气平静，“但是，像我之前说的那样，你现在必须意识到，这是我们唯一的机会。在安装和固定帆索方面，任何粗心或疏忽的后果现在都会显现出来；如果我们玩忽职守，或者逃避问题，这次危险会提醒我们必须承担多少责任。”
——海军上校马里亚特（Captain Marryat），《彼得·辛普》（Peter Simple）
最容易琢磨的结构通常是指那些只需对抗拉伸作用——是拉力而不是推力——的结构，它们中最简单的又是那些只能对抗单一拉力——单向的拉伸，比如绳或杆等基本情境——的结构。简单的单向拉伸有时会出现在植物身上，尤其是在它们的根部，动物的肌肉和肌腱则提供了更好的生物学案例，声带和蜘蛛网也是这样。
肌肉属于软组织，当它接收到适当的神经信号时，它能缩短自身，主动地产生拉伸作用。[1]然而，虽然肌肉比任何将化学能转化为机械功的人造发动机都更有效，但它并不是很强壮。所以，为了产生和维持足够的机械性拉动，肌肉需要长得既厚实又大块。部分出于这个原因，肌肉常常附着在骨骼上，必须依靠介于其间的肌腱来牵引。虽然肌腱无法收缩自身，但它比肌肉强劲许多倍，其横截面的一小部分就可以承受给定的拉力。因此，肌腱的部分功能是起到绳索或丝线的作用，它也能扮演弹簧的角色，就像我们在上一章看到的那样。
虽然有些肌腱相当短，但人类四肢的大部分肌腱都很长，几乎贯穿整个人体，就像一台老式维多利亚机械钟系统里的金属丝一样复杂。我们的腿部肌肉不仅块大而且笨重，其目的似乎是将腿部的重心尽量安排在身体的高处。因为人在正常的行走过程中，腿部的运动就像一个按固有周期摆动的摆锤，以便尽可能少地消耗能量。而跑动之所以让我们如此疲惫，则是因为我们不得不让腿摆动得比其固有频率更快。肢体重心越靠近大腿关节，腿部摆动的固有周期就越快。这就是为什么我们希望小腿和大腿粗一些，而足部和脚踝细一些。
但是，大脚通常不像大手那样会成为人生奋斗路上的一个障碍，当然，人们对警察这个职业可能会有不同的看法。我们的手臂是从前腿进化而来的，它们似乎采取了更长距离的远端控制程序。因此，手臂的肌腱比腿部的更长、更细，我们的手掌和手指正是通过位于手臂上部的肌肉来操纵的。所以，相较需容纳全部肌肉的情况，手的实际比例纤细得多。这种安排的优点在机械意义或审美意义上都是显而易见的。
在人造结构中，也有一些单向拉伸的简单例子，比如渔线和起重机的悬吊载荷。同我们在第3章探讨的砖块和绳子相比，这些问题大同小异。但是，许多更有趣的案例，比如给船舶装配帆索或空中索道的设计，则容易受到不确定和复杂因素的干扰。(www.xing528.com)
在给船舶装配帆索的过程中，确定每条绳索的安全粗度当然不难，前提是弄清楚它们必须承受的载荷是多少。真正困难的是，预测各种作用于像帆船这样复杂的装置的力的大小。虽然有几种方式可以处理此事，但我强烈怀疑大部分帆船设计者更倾向于依赖经验做出猜测。能猜对固然不错，一旦要命的帆索出问题就很可能损坏桅杆。如果事故发生时船舶被困于危险的下风岸，就像马里亚特小说里描写的护卫舰那样，那么后果将不堪设想。
如今，滑雪是一个庞大的国际产业，它依赖于千千万万个缆车车厢和座椅的可靠性。我猜测大多数人在头晕目眩的时刻会暗暗担心支撑吊椅和吊厢的钢缆强度，它们上面似乎有吓人的裂口。实际上，在拉伸作用下，即便其中一根钢缆出问题，也极少会直接导致安全事故的发生。这是因为在这种情况下我们可以相当精确地获知静载荷，计算并确保一个足够高的安全系数不是一件难事。更严重的风险来自钢缆在风中过度摆动等情况，这可能会导致缆车车厢在经过彼此时互相碰撞或者撞上支撑塔。再说一次，设计师主要靠的是经验和猜测。
关于单向拉伸理论的一个完全不同的应用是乐器的弦。拉伸的琴弦的发音频率[2]不仅取决于其长度，还决定于它的拉应力。在弦乐器中，适当的应力源自将琴弦——由强劲材料制成，比如钢丝或肠线——拉紧固定在适当的构架上，这些构架可能是小提琴的木架，也可能是钢琴的铸铁架。因为弦和架都很强劲，所以即便是非常小的拉伸也会强烈影响琴弦的应力和发音频率。这就是为什么这类乐器需要经常“调音”，这也是为什么人能将“拨动”绳子发出的音符作为材料中应力的指标。罗马军队曾要求负责军用投石机的军官要精于辨别乐音，以便在设置和调试武器时准确评估腱绳上的张力。
虽然人类的声音在诸多方面都不同于弦乐器的声音，但在某种程度上，也可以用类似的方法考量它。人类声音的形成机制相当复杂，我们的喉在歌唱和说话的过程中都起到了重要作用。有意思的是，喉的各种组织属于人体内大致遵循胡克定律的少数软组织之一；其他大多数人体组织在拉伸情况下各自遵循完全不同且相当怪异的规律，我们将在第8章做详细介绍。
喉包含了“声带”，这是一种带状组织或褶皱组织，其拉应力随肌肉紧张程度的不同而变化，从而控制其振动频率。因为声带褶皱的弹性模量相当低，所以有时需要施加巨大的应变以引发必要的应力；事实上，当我们想飙到最高音时，声带会拉伸50%。
顺便说一下，女声和童声的频率更高，这并不是因为他们的声带张力更强，而仅仅是因为他们的喉更小、声带更短。在这方面，成年男女之间存在一个惊人的差异，有关喉的尺寸测量显示，男性的喉约为36毫米，而女性的喉约为26毫米。但是，在青春期之前，男孩和女孩的喉的大小差不多。青春期的男孩之所以会变声，也不是因为他们声带的张力有任何变化，而是由于他们的喉在14岁左右时骤然增大。
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