压强与应力的区别与联系

压强与应力的区别与联系

应力:定义为“单位面积上所承受的附加内力”。

公式为:σ=F/S

压强:作用于单位面积上的压力(外力)。

公式为:P=F'/S

区别就在于一个是内力F作用下的结果,一个是外力F作用的结果。

应力:物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,以抵抗这种外因的作用,并试图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。

在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。同截面垂直的称为正应力或法向应力,同截面相切的称为剪应力或切应力。

压强与应力的区别与联系

主要区别:应力是张量,压强是标量一般地说,对于固体,在外力的作用下,将会产生压(或张)形变和切形变。因此,要确切地描述固体的这些形变,我们就必须知道作用在它的三个互相垂直的面上的力的三个分量的效果。

这样,对应于每一个分力Fx、Fy、Fz、以作用于Ax、Ay、Az三个互相垂直的面,应力F/A有九个不同的分量,因此严格地说应力是一个张量。由于理想流体(感谢评论区指正)不能产生切变,不存在切应力。因此对于静止理想流体,不管力是如何作用,只存在垂直于接触面的力又因为理想流体的各向同性,所以不管这些面如何取向,在同一点上,作用于单位面积上的力是相同的。

由于理想流体的每一点上,F/A在各个方向是定值,所以应力F/A的方向性也就不存在了,有时称这种应力为压力,在中学物理中叫做压强。压强是一个标量,压强(压力)的这一定义的应用,一般总是被限制在有关流体的问题中。

因此,应力与压强本质上都是用来表示单位面积的受力情况,只是当研究对象从固体变成流体时,这个力从一个张量变成了一个标量,两者具有相同的单位帕斯卡(1帕斯卡=1牛顿/平方米)(1Pa=1N/m²)。

压强与应力的区别与联系

应力”虽与“压强”量纲相同,但二者的物理意义却不同。应力是微小面积A上的内力平均集度当A-0时的极限,它与内力的分布有关,而压强则是单位面积上的外力

其次,应力一般不垂直于截面,它可分解为垂直于截面的正应力σ和切于截面的切应力τ,而压强则一般垂直于作用面

再者,压强一般作用于物体表面,且常呈均匀分布或呈线性分布,而应力却存在于受力物体内部的任一点,其分布也较复杂。