為何大多數動物骨頭的橫截面呈空心環状構造？約 5 億年前，地球上出現了首批脊椎動物，它們在體內形成了內骨架，用於運動、支撐和保護身體。你有注意到它们的骨頭是空心的吗？大多數動物骨頭都是空心的，且重量較轻，这是因為骨頭平时承受的最大力量是彎曲和压力。弯曲時，最大弯曲應力在边缘，中心部分幾乎不受力，这就是動物腿骨都是空心的原因。受压時，应力也會沿着边缘分散開來。
同樣道理，細細的麦秆能夠支持比它重得多的麦穗。植物中的這些支持部分稱為機械組織。有些品种的小麦和水稻有倒伏現象，说明它們莖中的機械組織還不夠發達，需要通過控制水分和施肥來加強。還有許多植物的莖也是空心的，比如竹子、芦苇、芹菜和許多雜草。
大自然启發了人們製作圆形管材。與同样材量的钢棒相比，钢管能承受几乎相同的弯曲和压力力。圆形空心管不但抗弯曲、抗压力能力強，而且空心管省材、重量轻，中間還可以輸送氣體和液體。石橋設計成拱形，也是為了讓它最大限度地承受压力。拱形结构可以把压力傳递到橋兩边的支座上，拱形恰恰是橋的压力曲線。中國黄土高原的窑洞，以及大多數地下隧道的拱形頂，也是利用這個原理建造的。拱橋和窑洞邊缘的支撐都非常厚實，就是為了承受傳過來的压力。