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📜  压力——定义、类型、公式、例子

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:39.175000             🧑  作者: Mango

压力——定义、类型、公式、例子

施加在物质单位面积上的力在物理学中称为应力。应变是压力对身体影响的名称。身体畸形可能是由压力引起的。应力单位可用于量化物质经历了多少力。根据作用在身体上的变形力的方向，应力可分为三种。此外，我们意识到人类的压力，但物理学中的压力更难以理解。让我们仔细看看它们中的每一个。

压力

在讨论压力之前，必须检查一些原则。此外，应力被定义为我们施加在物体上的力的大小除以该力所作用的物体的横截面积。

施加变形力时，物品会变形。物体内部会产生一个反作用力，以将物体恢复到以前的形状和大小。该恢复力将与施加的变形力具有相同的大小，并且方向相反。术语“应力”是指材料每单位面积的恢复力的测量值。

应力是一个 Scaler 量，用 σ 表示。

应力以帕斯卡或 N/m 2为单位。

应力公式

应力 = 恢复力 / 材料面积

应力单位

SystemStress unit
SI systemN/m2 or N/mm2
Fundamental systemkg.m-1.s-2
US unit (ft)lbf/ft2

SI 系统，

  1. 公斤 (10 3 )：KN/m 2或 KN/mm 2
  2. 兆 (10 6 )：MN/m 2或 MN/mm 2
  3. 千兆 (10 9 )：GN/m 2或 GN/mm 2
  4. 太拉 (10 12 )：TN/m 2或 TN/mm 2

压力的类型

在物理学中，有许多不同类型的应力，但最常见的是法向应力和切向或剪切应力。在接下来的段落中，我们将经历几种不同的压力。

法向应力

法向力是当向组件施加轴向力时产生的应力。换句话说，当施加到身体的应力是垂直的。当物体的长度和体积发生变化时，物体的应力水平会恢复正常。符号由它表示。法向应力在 SI 系统中以毫帕 (MPa) 为单位测量。

正应力公式

当物体处于拉伸或压缩状态时，会产生法向应力。

纵向应力

纵向应力定义为当身体的长度由于正常应力而发生变化时。

纵向应力公式

纵向应力在物体的整个长度上拉伸或压缩物体。因此，根据变形力的方向，它可以分为两种类型——拉伸应力和压缩应力

当根据牛顿第三运动定律拉伸杆时，可以看到拉伸应力。拉伸应力通常由被拉伸的橡皮筋表示。压缩是张力的对立面。当它作用在一根杆上时，杆的两端受到相反或相等的力的挤压。压缩应力是您在手中挤压橡皮球时得到的。

体积应力

体积应力也称为体积应力。术语“体积压力”是指导致身体体积波动的压力。法向应力会导致长度或体积发生变化，而切向应力会导致身体形状发生变化，这称为体积应力。当物体浸没在液体中并处于压力 p 的作用下时，物体会遇到垂直于物体表面的力。

体积应力公式

剪切应力

沿平面表面区域切向施加的力称为剪切应力。当作用在表面上的力与其平行并且作用在表面上的应力沿切线方向移动时，称该表面为切线。剪切应力是这种焦虑的术语。

剪应力公式

拉伸应力

拉伸应力定义为当变形力或施加的力导致物体长度增加时发生的应力。例如，当一根杆或线被拉伸时，在两端施加相等且相反的力（向外）。

压缩应力

当向其施加切向力时，物体的形状和体积会发生变化。一旦施加了压缩载荷，主体的长度就会减少。拉伸应力和压缩应力截然相反。当您在手中挤压宠物的吱吱声玩具时会产生压缩应力。

水力应力

作用在液体上的单位面积内力称为水力应力。当流体向身体施加力时，液压应力是每单位面积的恢复力。应力与压力的不同之处在于，它考虑的是每单位面积的内力，而不是每单位面积的外力。在液体的情况下，液压应力以类似的方式表征。  

径向应力

径向应力是针对厚壁圆柱体计算的，其内表面的表压与外表面的表压相等且相反，而外表面的表压为零。因为周向和纵向应力大于径向应力，后者被忽略。

内力由应力定义，应力是一个物理量。跨“小”边界的每单位面积边界的力被定义为应力。应力与速度和扭矩一样，是一个基本量（能量）。我遇到的一个问题是哪些事情值得强调，哪些事情不值得。您可能已经看到某些物体（例如橡胶）很容易被拉伸。换句话说，当对任何物体施加拉伸力（拉伸力）时，我们可以对其进行解释。它会成长。例如，橡皮筋很容易拉伸。在橡胶物体上，施加拉力。然而，你能拉伸一根铁棒吗？因为没有对铁棒施加拉力，所以答案是否定的。

应力是一个宏观术语，有一些连续介质力学的基本公理。在其描述和分析中使用的粒子应该足够小，以便在形成和状态上保持均匀，但又足够大，可以忽略量子效应和分子运动。因此，两个粒子之间的力是它们分子之间大量原子力的平均值；在诸如质量、速度和力之类的物理测量中，它通过大量的三维物体起作用，并且应该均匀分布在它们之上。

让我们看一个例子来说明这一点：拿一根橡皮管和一根铁棒，把一个方形物体挂在橡皮管和铁棒上。稍等片刻，然后将两个东西放在一起。第一个物体有张力，而第二个物体没有。

应力分析涵盖了固体物体内力内部分布的分类，应力分析是应用物理学的一个分支。在指定或预期应力下研究和设计大坝、结构框架、隧道和机械元件等结构是工程的重要组成部分。对于许多其他学科来说也是必要的，例如地质学，需要研究板块构造、火山作用、雪崩和生物学等思想，需要理解生物的解剖结构。

现实生活中的压力示例

在建筑中，应力的概念被用来规划建筑物的结构。应力的概念以及它如何影响建筑物的不同组成部分被整合到从基础到支撑梁再到柱子的所有事物中。

概括

示例问题

问题1：什么是压力？

回答：

问题 2：解释剪切应力。

回答：

问题3：变形力的作用是什么？

回答：

问题4：拉杆的两端将其拉长。描述杆的压力。

回答：

问题 5：压力的 SI 单位是什么？

回答：

问题 6：求一个具有 60 牛顿 (N) 操作力和 4 mm 2横截面积的物品的应力。

回答：

问题 7：解释纵向应力。

回答：