自然科學/壓力 壓強

維基教科書,自由的教學讀本

力的作用效果[編輯]

我們知道,任何物體,都能被足夠強的作用改變,即使不能改變,也能夠發生相應的彈性形變。如果,我們進一步探究,我們就會發現,能夠產生明顯效果的力,可能不止是因為力的大小大。根據一些生活經驗,我們知道,較小的受力面積可以使相同的力使一個物體更容易進入另一個物體的內部。如,越薄的刀刃越容易切菜,越尖的針越容易穿透布料。我們發現,受力面積對力作用產生的效果有很大的影響,並且,經過一些實驗,這個影響可以被量化,且存在一定的規律,我們將這個物理量定義為壓強。

壓強[編輯]

壓強,表示物體特定作用面上的力與作用面積的比值,壓強

其中表示作用力在與作用沒垂直的方向上的分量大小,為接觸面的面積大小。這裡需要注意的地方有兩個。首先,作用力的方向必須合力是與作用面垂直,方向的分力,這樣才能有擠壓效果,稱之為壓力。其次,我們定義壓強時,使用的是壓力的大小,因此壓強是標量。

實際上,我們可以將壓強定義為矢量,但是,這樣會造成研究氣壓、液壓時的使用不便,因為在這樣的流體中(如果它們被視為理想流體),任何方向上壓強大小都是相等的:比方說大氣中的一個物體,各個方向受到的大氣壓強都是大致相等的,而不是僅有上方受到大氣壓強。

壓強的基本單位是帕斯卡(Pa),

應力[編輯]

應力,表示物體單位面積內受到的力,對於一個受到均勻力的表面,其應力為

其中為表面受到的均勻的力,為受力面的面積。應力為研究物體表面受力情況定義的物理量,具有方向性,是矢量。對於那些受力不均勻,或表面為曲面的情況,計算要複雜的多,需要用到微積分,這裡不再深入探討。