Физика древесины

 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 

И. П. ДЕМИТРОВА                А. Н. ЧЕМОДАНОВ 

 
 
 
 
 

ФИЗИКА  ДРЕВЕСИНЫ 

 
 
 
 
 
 

Рекомендовано УМО по образованию в области лесного дела  

в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, 

обучающихся по направлениям подготовки бакалавров  

и магистров «Технология лесозаготовительных  

и деревоперерабатывающих производств» 

 
 
 
 

 
 

Йошкар-Ола 

2016 

УДК 674.03:53(07) 
ББК  37.13я7 

Д 30 

 
Рецензенты: 

кафедра лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств 
Костромского государственного технологического университета (зав. 
кафедрой, д-р техн. наук С. А. Угрюмов); 
профессор кафедры технологии и оборудования лесопромышленных 
производств Поволжского государственного технологического университета, д-р техн. наук Е. М. Царев; 
заведующий кафедрой архитектуры и дизайна изделий из древесины 
Казанского национального исследовательского технологического университета, д-р техн. наук, профессор Р. Р. Сафин; 
директор ИП «Мербау мебель»  М. Н. Черепанова 
 
 

Печатается по решению  

редакционно-издательского совета ПГТУ 

 
 

Демитрова, И. П.  

Д 30   Физика древесины: учебное пособие / И. П. Демитрова, 

А. Н. Чемоданов. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный 
технологический университет, 2016. – 160 с.  
ISBN 978-5-8158-1726-5 

 

В учебном пособии изложены теоретические вопросы физики древесины, а имен
но: строение, свойства, определяющие внешние признаки и вес древесины, отношение 
ее к влаге, жидкостям и газам, теплу, механические, электрические, звуковые свойства, а также влияние излучений на свойства древесины. Представлены рекомендации 
к выполнению лабораторных работ, цель которых – определение основных физических характеристик древесины. 

Для студентов направления бакалавриата 35.03.02 и магистратуры 35.04.02 

«Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», аспирантов, магистрантов, работников лесопромышленного и деревообрабатывающего 
производств. 

УДК 674.03:53(07) 

ББК  37.13я7 

 

ISBN 978-5-8158-1726-5 
© Демитрова И. П., Чемоданов А. Н., 2016 
© Поволжский государственный 
технологический университет, 2016 


3 

ПР

�ДИСЛОВИЕ 

Физика древесины – динамичная, быстро развивающаяся область 

знаний. Цель данного учебного пособия – представить накопленную 
информацию в наиболее наглядной форме. В нем изложены сведения по 
основным разделам дисциплины «Физика древесины» в объеме университетского курса, необходимого технологам деревоперерабатывающих 
производств и специалистам в смежных областях знаний. 

Дисциплина «Физика древесины» тесно переплетается со смежными 

курсами «Древесиноведение», «Гидротермическая обработка древесины», «Технология деревообработки», «Технология композиционных 
материалов из древесины». Достаточно сложно провести четкую границу между ними, так как у этих областей знаний общий предмет обработки – древесина. Различны лишь подходы и методы воздействия на 
этот уникальный материал. 

Анатомическое строение и биологические функции элементов дре
весины, пути переноса вещества, пространственное и временное распределение его в клетках и во всем организме древесного растения в 
период роста, изменения, происходящие с течением времени, определяют физическую основу и суть материала, являющегося сырьем для 
множества технологий, и определяют процессы обработки и методы и 
средства воздействия на него. 

Основное внимание в данном учебном пособии уделено теоретиче
ским вопросам физики древесины, а также лабораторным исследованиям процессов, происходящих в древесине при ее переработке и воздействии на нее различных факторов. Более подробно рассмотрены свойства древесины тех пород, которые характерны для произрастания и 
переработки в средней полосе России. Причем теоретическое рассмотрение физического свойства древесины дополняется по возможности 
методом и анализом результата лабораторного исследования данного 
свойства. 


4 

ВВЕДЕНИЕ 

Ф�

зика древесины – наука о строении, свойствах, физических про
цессах, происходящих в древесине при её переработке и воздействии на 
неё различных факторов. Она является теоретической основой разработки технологий переработки древесного сырья. 

Вопросам физики древесины уделяли большое внимание все древе
синоведы. Д. М. Перелыгин определял физические свойства древесины 
как свойства, которые могут наблюдаться без изменения химического 
состава древесины и нарушения целостности испытуемого образца. 
Классификация физических свойств древесины представлена в табл. 1. 

 

Таблица 1 

Классификация физических свойств древесины 

Свойства, определяющие внешние

признаки древесины
Цвет, блеск, текстура, запах древесины

Свойства, определяющие вес 

древесины

Плотность древесинного вещества (клеточной 
стенки), плотность древесины, пористость

Механические свойства древесины

Прочность древесины при растяжении, сжатии, 
изгибе и сдвиге, твердость древесины, ударная 
вязкость

Свойства, определяющие отношение древесины к влаге и газам

Влажность, водопроницаемость,
влагопоглоще
ние, водопоглощение, усушка, разбухание, давление разбухания, газопроводность

Свойства, определяющие отно
шение древесины к теплу

Теплоёмкость, теплопроводность, тепловое расширение

Электрические свойства

Электропроводность, электрическое сопротивление, электрическая прочность, пьезоэлектрические свойства 

Свойства, определяющее отношение древесины к излучению

Проницаемость 
древесины 
электромагнитным

излучением

Звуковые свойства древесины
Звукопроводность,
звукопроницаемость,
резо
нансные свойства древесины

 
Древесина является материалом, который человек использовал во 

все времена. Более того, это один из самых важных природных возобновляемых ресурсов.  

Физика древесины не может рассматриваться без детального зна
комства со строением древесины. Физические процессы, происходящие 
при ее переработке, находятся в тесной связи со всеми компонентами 
древесины и зависят от особенностей её строения. 
 


5 

 
1 
СТРОЕНИЕ ДРЕВЕС

�НЫ 

 
 
Строение древесины можно увидеть невооруженным глазом (макро
строение) и под микроскопом (микростроение) на трех разрезах ствола: 
поперечном, продольном радиальном и продольном тангенциальном 
(рис. 1). 

 

Рис. 1. Разрезы ствола

Рис. 2. Поперечный разрез: 1 – сердцевинные 

лучи (древесные лучи); 2 – сердцевина; 

3 – ядро; 4 – заболонь; 5 – годичные слои; 

6 – камбий; 7 – луб; 8 – корка

 
Сердцевина на поперечном разрезе (рис. 2) имеет вид темного пят
нышка диаметром 1…5 мм. В зависимости от вида древесного растения её 
форма может быть в виде круга, овала или звездчатая. В жизнедеятельности дерева она служит для запасания питательных веществ. Во взрослом 
дереве сердцевина является мертвым образованием, состоящим из мягкой 
и непрочной ткани, в пиломатериалах она отнесена к порокам строения 
древесины. От нее часто начинается загнивание и образование трещин.  

Кора состоит из наружного пробкового слоя (корки) и внутреннего 

слоя – луба, по клеткам которого идет нисходящий ток питательных 
(органических) веществ, выработанных листьями. 

Поперечный

Радиальный

Тангенциальный


6 

На границе между дре

�есиной и лубом находится слой живых кле
ток, называемый камбием. Путем деления клеток камбия происходит 
утолщение ствола и ветвей. Деление клеток в сторону древесины происходит гораздо чаще. Активность камбия замирает на холодное время 
года (или в период засухи) и возобновляется весной. 

На внешней стороне луба под коркой находится пробковый камбий, 

благодаря деятельности которого образуется наружный слой коры. 
У некоторых пород, например у пробкового дуба (рис. 3, 4), снаружи 
нарастает толстый слой пробки, состоящей из мертвых клеток. 

Пробка дуба используется для изготовления теплоизоляционных и 

облицовочных материалов. 

 

Рис. 3. Добыча коры пробкового дуба
Рис. 4. Поперечный срез ствола 

пробкового дуба

 
У секвойи (рис. 5) слой корки достигает 50-сантиметровой толщины 

и является огнестойким. Растут эти гиганты в Калифорнии (США), достигая высоты 150 метров и диаметра ствола 11 метров. Их возраст может достигать свыше 4000 лет. 

Древесина хвойных пород умеренного климатического пояса на по
перечном разрезе представляет собой ряд чередующихся концентрических колец светлой и темной окраски, называемых ранней и поздней 
древесиной (по времени их образования). Каждый слой, состоящий из 
ранней и поздней древесины, образуется за один вегетационный период 
(с мая по сентябрь) и называется годичным слоем.  


7 

 

Рис. 5. Секвойя 

 

 

Рис. 6

 Микроструктура древесины сосны: 1 – смоляной ход; 2, 3 – соответственно  

поздние и ранние трахеиды; 4 – сердцевинные (древесные) лучи 

Поперечный

разрез

Радиальный 

разрез

Тангенциаль
ный разрез

Годовой 

слой

1
2

3


8 

В начале вегетационного п�

риода, ранней весной и в начале лета, 

дерево испытывает потребность в большом количестве влаги и питательных веществ, которые необходимы для распускания листьев и завязывания плодов. В этот период от слоя камбия в сторону древесины откладываются клетки, приспособленные для передвижения влаги: у 
хвойных пород это широкополостные тонкостенные трахеиды, т.е. трахеиды ранней зоны (рис. 6); у лиственных кольцесосудистых пород – 
крупные сосуды (рис. 7, 8).  

 

 

Рис. 7. Микроструктура древесины кольцесосудистых пород (дуб):  

1 – мелкие сосуды; 2 – крупные сосуды; 3 – либриформ;  

4 – сердцевинные (древесные) лучи 

Поперечный

разрез

Радиальный 

разрез

Тангенциаль
ный разрез

Годовой 

слой

1

2

3

4


9 

Во второй половине вегетационн�

го периода, в конце лета и осенью, 

дерево нуждается в упрочнении своего ствола, так как оно нагружено 
побегами, листвой, плодами. Поэтому поздняя древесина формируется у 
лиственных пород из массивных и прочных механических клеток (либриформа); у хвойных пород – из толстостенных трахеид. Как правило, 
число годовых слоев на срезе у корневой шейки соответствует возрасту 
дерева. 

У некоторых лиственных пород (дуб, ясень, вяз, ильм, карагач, каш
тан съедобный, бархатное дерево, фисташка, дзельква, акация амурская 
и др.), получивших название кольцесосудистых (см. рис. 7), ранняя 
древесина пронизана собранными в кольца сосудами, благодаря чему 
граница между годовыми слоями хорошо видна. У других лиственных 
пород – рассеянно-сосудистых (береза, бук, тополь, граб, клен, орех, 
груша, липа, ольха, осина, ива, самшит и др.), у которых сосуды равномерно распределены по всей ширине годового слоя, – различий между 
ранней и поздней древесиной почти нет и граница между слоями размыта (рис. 8). 

 

 

Рис. 8. Микроструктура древесины рассеянно-сосудистых пород (берёза): 1 – сосуды;  

2 – либриформ; 3 – сердцевинные (древесные) лучи 

РТ


10 

Чем больше поздней древесины содер�

ится в годичном слое, тем 

она тяжелее и прочнее. Породы подразделяются на мягкие и твердые. 
Все кольцесосудистые породы являются твердыми, а рассеяннососудистые и хвойные породы могут быть и твердыми, и мягкими. 

У одних пород древесина окрашена одинаково по всему сечению, а у 

других пород она имеет в середине темноокрашенное ядро, состоящее 
из клеток, пропитанных смолами и дубильными веществами. Древесина 
ядра менее влажная, чем древесина наружной (светлой) части, называемой заболонью. Заболонь является молодой древесиной, по проводящим клеткам которой происходит восходящее сокодвижение.  

К породам, имеющим ядро, относятся: из хвойных – лиственница, 

сосна, кедр сибирский, тисс, можжевельник; из лиственных – все кольцесосудистые (дуб, каштан настоящий, ясень, бархатное дерево, вяз, 
ильм, берест, белая акация и др.) и некоторые рассеянно-сосудистые 
(орех грецкий, платан, яблоня, тополь, ива, рябина и др.).  

У некоторых пород цвет центральной части не отличается от цвета 

заболони, однако древесина в центре ствола, подобно ядру, имеет повышенную плотность и твердость и содержит значительно меньше влаги, чем заболонь. Эта часть ствола называется спелой древесиной. 
К спелодревесным породам относятся ель, пихта, бук, липа, клен полевой и др. 

На поперечном разрезе дуба, бука или платана отчетливо видны бле
стящие тонкие полоски, идущие от сердцевины к коре и называемые 
сердцевинными (древесными) лучами (см. рис. 8). Сердцевинные лучи 
есть в древесине любой породы, но невооруженным глазом они часто не 
видны из-за малой ширины (например, у березы, осины и всех хвойных 
пород). На площади тангенциального разреза равной 1 см2 их число 
иногда достигает нескольких тысяч. Ширина сердцевинных лучей у 
разных пород колеблется от 0,005 до 0,600 мм; высота – от 0,2 до 
50,0 мм и более. Все лучи обязательно доходят до коры, но одни (первичные) начинаются от сердцевины, а другие (вторичные) – на некотором расстоянии от нее. В растущем дереве сердцевинные лучи служат 
для проведения питательных веществ в горизонтальном направлении и 
запасания их. 


11 

По сердцевинным лучам древесина легко раскалы