Оболочка здоровой клетки должна выдерживать внутреннее давление от воздуха и воды и внешнее давление от оболочек соседних клеток и воздуха снаружи (2).
Когда сильнее внутреннее давление - оболочка растягивается, когда сильнее внешнее давление - оболочка сжимается. Прочность оболочки при сжатии почти в 2 раза больше, чем при растяжении.
Дерево растет вверх, поэтому стволовые клетки дерева имеют вытянутую форму. Высота стакана больше его ширины.
Чем больше воздуха в клетке, тем более вытянутая форма у оболочки, тем быстрее дерево растет и тем меньше плотность древесины.
Чем больше высота дерева, тем большей должна быть прочность оболочек стволовых клеток у корня дерева, так как на них передается давление от соседей сверху и снизу и сбоку.
Отсюда следует очень важный вывод:
1. Чем больше диаметр бревен на пилораме, тем прочнее пиломатериалы из этих бревен.
2. Узнать примерный диаметр бревна можно по необрезной доске, у которой сверху обзол. Ширина доски по низу примерно равна 0.785 диаметра бревна. Например доска шириной 25 см изготовлена из бревна диаметром 25/0.785 = 32 см.
Хвойные деревья растут быстрее лиственных, поэтому оболочки стволовых клеток имеют более вытянутую форму, чем оболочки лиственных деревьев и поэтому при поперечном распиле бревна сосны в разрез попадает примерно в 9 раз больше оболочек, чем при продольном распиле. Соответственно прочность сосны при общем сжатии вдоль волокон примерно в 9 раз больше прочности сосны при сжатии поперек волокон.
При местном сжатии, например при забивании гвоздя или закручивании шурупа заподлицо с доской, часть сжимающей нагрузки передается на соседние клетки. Поэтому при местном сжатии общее расчетное сопротивление примерно в 1.5 раза больше.
Стволовые клетки дерева - это его экзоскелет. Прочностью этого экзоскелета мы и пользуемся при строительстве. Все остальное - это уже уточнение деталей согласно действующим нормативным документам. Опытный строитель визуально определит прочность деревянного бруса с точностью до 2-5 кг/см2 и рассортирует пиломатериал по классам прочности. Все согласно действующему ГОСТ 33080-2014.
Примечания:
1. Стакан почти шестигранный не только тогда, когда смотришь на него сверху, но когда смотришь не него сбоку потому, что рядом другие стаканы - оболочки соседних клеток. А шестигранник - идеальная форма упаковки пространства.
2. Оболочка растительных клеток как правило состоит из кератина и карбоната кальция.
Кератин в оболочке - это очень гибкая, но при этом очень прочная нить (наши волосы тоже из кератина), поэтому и работают кератиновые связи только на растяжение. А карбонат кальция - это жесткие жемчужины, нанизанные на кератиновую нить (наши кости тоже из карбоната кальция).
Возможно зола белая потому, что это чистый карбонат кальция. А карбонат кальция нужен и растениям для формирования своего экзоскелета (зола - прекрасное удобрение), и птицам для формирования яичной скорлупы, и людям для укрепления костей.
Интересные особенности древесины:
1. Вертикальные стволовые клетки дерева растут и размножаются в земных условиях, т.е. под действием силы тяжести. Сила тяжести зависит не только от географической широты, но и от времени года - летом тяготение немного больше, зимой немного меньше.
2. Чем ближе к экватору, тем лучше условия для роста и тем быстрее идут процессы в клетках деревьев, поэтому в тропиках деревья как правило выше, чем в средней полосе.
3. Изменение активности роста мы можем видеть на поперечном разрезе любого бревна:
Фотография 778.1. Поперечные разрезы стволов: 1- хвойного дерева, 2 - лиственного дерева.
4. У хвойных деревьев чем дальше от центра бревна (сердцевины), тем больше плотность годовых колец. Это может быть связано с периодом обращения Солнца вокруг своей оси вращения.
5. Столь ярко выраженный характер годовых колец у хвойных деревьев показывает смену направления движения. Это можно сравнить с замыканием синусоиды.
6. По срезу дерева можно определить, как по компасу, все стороны света! И это не клякса на срезе сердцевины ствола хвойного дерева, похожая на статую свободы. Это - стрелка часов, показывающая, что до южного направления осталось 23.5 градуса.
7. По годовым кольцам, как по орбитам планет, можно определить все перигелии и афелии траектории вращения, все в строгом соответствии с законами Кеплера. Предполагаю, что годовое кольцо - это плоская проекция траектории движения Земли вокруг Солнца - центра ядра - со всеми поправками на влияние других небесных тел. (Основой современных расчётов является теория Брауна. Созданная на рубеже XIX-XX веков, она описывала движение Луны с точностью измерительных приборов того времени. При этом в расчёте использовалось более 1400 членов (коэффициентов и аргументов при тригонометрических функциях).
8. Наружный, самый молодой и пластичный слой стволовых клеток выравнивает действующие напряжения, в итоге срез любого дерева очень близок к правильному кругу, какими бы ни были смещение сердцевины относительно центра круга и изменения радиусов годовых колец.
9. При уменьшении влажности древесины между стволовыми клетками появляются зазоры, так как цитоплазма уменьшает внутреннее давление на оболочку клеток. Это видно на поперечном разрезе лиственных деревьев - радиальные трещины расходятся от сердцевины ствола.
10. При неправильном режиме сушки трещины могут полностью испортить материал. Также в процессе сушки может измениться уменьшиться радиус кривизны бруса, причем в нескольких плоскостях. Поэтому брус сушат с максимально возможной внешней нагрузкой.
11. Скорее всего горизонтальные ветки хвойных деревьев образуются при пробое оболочки стволовой клетки под действием чрезмерной нагрузки сверху и снизу. Так что, когда на погонном метре бруска много мелких сучков, то это само по себе признак относительно небольшой прочности древесины из-за молодости или по другим причинам.
12. Один большой сучок - это конечно тоже плохо, но это признак прочной древесины и того, что горизонтальная ветка образовалась достаточно давно. Поэтому при больших размерах поперечного сечения бруса даже крупные сучки не критичны, хотя и уменьшают расчетное сопротивление материала. | 
