如果一根管子的环形截面与一根实心杆的截面面积相等，那么它们的强度是一样的吗？谁更有优势一些？在抗断强度和抗压强度方面，这两根管子是没有什么区别的，拉断或者压碎管子和实心杆所需要的力也是没有什么差别的。但是，在抗弯强度方面，它们之间的差别就大多了。在实心截面积和环形截面积相等的情况下，弯曲一根实心杆比弯曲一根管子要容易多了。
对于这一点，强度科学的奠基人伽利略，在很早以前的时候就下过结论。下面，我们不妨来看一下他当时是怎么说的。在他的著作《关于两个新学科的谈话和数学论证》中，有这样一段内容：
对于空心的物体的抗力，我想说一下我的意见。在人类的技艺、技术中，以及在自然界中，空心的物体都被广泛应用。这种物体可以在质量不增加的情况下大大提高自身的强度。这一现象，我们可以在鸟骨和芦苇中看到。它们的质量非常小，但是却有非常大的抗弯力和抗断力。麦秆上面的麦穗的质量要比整根麦茎的质量大多了，如果麦秆不是空心的，而是同样质量的实心的，那么它的抗弯力和抗断力就会降低很多。实际上，在很早的时候，人们就发现了这一点，并且通过实验进行了证实。空心的木棒或者金属制成的管子要比同样长度、同样质量的实心杆坚固得多。当然了，在这种情况下，实心杆要比空心管细一些。在制作工艺上，人类把这一观察到的结果用于各种物体的制造上，把一些东西专门做成空心的，以此来增加坚固性，而且又非常轻巧。
我们可以深入研究一下，梁弯曲的时候，会产生什么样的应力。这样，我们就会理解为什么空心的物体比实心的要坚固得多。如图所示，杆AB的两端被支了起来，中间挂上一个重为Q的物体。由于受到了重物的作用，这根杆必然向下弯曲。这根杆会出现什么变化呢？可以看出，杆的上半部分被压缩，而下半部分则被拉伸，中间有一部分（我们称为中立层）既没有被压缩，也没有被拉伸。被拉伸的那一部分产生了一个抗拉伸的弹力，被压缩的那一部分产生了一个抗压缩的弹力，这两个力都试图让杆恢复原状。杆的弯曲程度越大，抗弯力也就越大，只要不超出弹性极限，它就会一直达到某个值为止。直到杆产生的拉伸力和压缩力的合力等于Q，杆就会停止弯曲。
图 梁的弯曲示意图。
从前面的分析中，我们可以看出，对杆的弯曲进行反抗的是杆的上半部分和下半部分，距离中立层越近的地方，这个力就越小。所以，在制作梁的时候，最好让大部分材料都尽量远离中立层。比如，图 中的工字形梁和槽形梁，就是这样制作出来的。
图 工字形梁（a）和槽形梁（b）。
即便如此，在制作的时候，也不能使梁壁太单薄，必须保证两个梁面之间的位置不会变动，而且，要保证梁的稳定。
如果想节省材料，还可以制作出比工字梁更完善的形式，就是桁形架。如图所示，在桁形架上，接近中立层的地方根本就没有材料，所以它更加轻便。从图中可以看出，弦杆AB和CD把杆a、b……k 连接起来，从而节省了很多材料。通过前面的分析，我们知道，在负载F1和F2的作用下，上弦杆CD将被压缩，下弦杆AB将被拉伸。
到此为止，对于空心管比实心杆更有优势的道理，相信读者朋友已经明白了。最后，我想用两个数字来加深一下读者的印象。
图 桁形架示意图。
假设两根圆形梁的长度是相等的，其中，一根是实心的，另一根是空心的，空心管的环形截面积与实心梁相同。也就是说，这两根梁的质量相等。在抗弯力上，它们的差别是很大的。通过计算可以得出：空心管的抗弯力比实心梁能够增加112%。也就是说，空心管的抗弯力增大了1倍还多。
