応力と圧力の違いは何ですか?
On 2月 13, 2021 by adminストレスと圧力? 2つの違いを説明する直感的な例はありますか?圧力とストレスが等しくない場合の例はどうですか?
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- 回答からわかるように、何を推測するのは難しいです"直感的"はあなたのためのものであり、具体的にすることなく、どの程度の期待を抱いているかです。
- 質問がありました過負荷圧力(ストレス)について読むときは、 en.wikipedia.org/wiki/Overburden_pressure 。リンクされた記事はそれを両方として定義しています。高校生や工学部の学部生が理解できる説明を使って、この2つを区別する方法を学びたいと思っていました。
- 応力は価数2のテンソル(行列で表されます)です。 "圧力"は特殊なケースで、" scalar "数量($ p \、\ mathrm {id} _3 $の形式の ie 、ここで$ \ mathrm {id} _3 $行列は$ 3 \ times3 $のアイデンティティと$ p $の圧力スカラー)。
回答
圧力は次のように定義されます。表面に垂直な方向にオブジェクトに適用される単位面積あたりの力。そして当然のことながら、圧力は物体の内部にストレスを引き起こす可能性があります。一方、ストレスは負荷がかかった状態での体の特性であり、内部の力に関連しています。それは、何らかの変形を引き起こす可能性のある何らかの作用の下で体の分子によって生成される反応として定義されます。単位面積あたりに発生するこれらの追加の力の強さは、応力として知られています(ウィキペディアからのきれいな画像):
コメントごとの編集
過負荷圧力または静水圧は、オブジェクト自体の質量の重力が圧力を生成し、土壌または岩柱に応力を発生させる場合です。この応力は、質量(または深さ)が増加します。重力が均一であるため、このタイプの応力は均一です。
http://commons.wvc.edu/rdawes/G101OCL/Basics/earthquakes.html
岩石静圧には、大気の重量が含まれ、海や湖の下にある場合は、その上の水柱の重量が含まれます。ただし、上の岩の重さによる圧力と比較すると、岩の上の水と空気の重さによる圧力の量は、地表を除いて無視できます。岩石の静水圧を変化させる唯一の方法は、地球内の岩石の深さを変化させることです。
これは均一な力が加えられるため、主に物質自体に起因する物質全体で、圧力は外力と内力の両方と見なすことができるため、圧力と応力という用語は多少互換性があります。
これらが等しくない場合は、見てください。ルーラーの画像。遠端(画像の上部)に圧力を加えると、特にコーナーの内部応力が高い場合に、ルーラーの内部に不均等な応力が発生します。
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- 流体と圧力に関して、岩石の間質空間または細孔空間内の流体は、通常、細孔圧力または流体圧力を持っていると言われます。細孔応力または流体と言うのは正しくありませんか?ストレス?私がそれを正しく理解していれば、元の質問に対する他の回答とここにある説明から: en.wikipedia.org/wiki/Fluid#Physics 圧力はストレスの通常の要素のようです。したがって、他のすべてのコンポーネントがゼロの場合、ストレスを構成する圧力だけが残ります。したがって、毛穴ストレスと言えますか?
- @jakemcgregor I 'わかりません。 'これは、ポケットによって生成される力であり、不均一で物質全体で変化する可能性があるため、ストレスとは呼ばれないと思います。しかし、私は'地質学者ではなく、おそらく用語が混在しています。
- 圧力のスカラーの性質とは対照的に、応力のテンソルの性質については何も言いません。また、たとえば、ガス圧は、ガス分子の内部力に関連しています。
回答
一般に9つの成分を持つ応力テンソル$ \ mathbf {\ sigma} $が与えられた場合、圧力(少なくとも連続体力学では)は$ P = 1/3 tr(\ mathbf { \ sigma})$。
したがって、連続体のある点の圧力は、その点の3つの通常の応力の平均です。非対角項は、せん断応力として現れます。
ストレスはスカラーではないため、質問をより具体的にせずに「ストレス」と言うのは難しいです。圧力は常にストレスとは異なりますが、この2つは関連しています。
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- 圧力はスカラーであるため、圧力は常に応力とは異なります。私の知る限り、圧力は圧縮等方性法線応力として定義されます。この定義により、圧力には方向符号(圧縮に対して正?)と大きさ?があります。また、この定義では、圧力はストレスの特殊なケース(単純なストレス状況)として定義されているようです。これが本当なら、流体圧力は流体応力と呼ぶことができますか?私の情報源: en.wikipedia.org/wiki/Stress_%28mechanics%29#Simple_stresses
回答
応力と圧力の違いは、等方性力と異方性力の違いと関係があります。コーシー応力の分解に関するウィキペディアセクション $ \ boldsymbol {\ sigma} $が「静水圧」成分と「偏差」成分、$$ \ boldsymbolにあります。 {\ sigma} = \ mathbf {s} + p \ mathbf {I} $$ここで、圧力$ p $は$$ p = \ frac {1} {3} \ text {tr}(\ boldsymbol {\ sigma} )$$ここで、$ \ mathbf {I} $は$ 3 \ times 3 $単位行列であり、$ \ mathbf {s} $は$ \ boldsymbol {\ sigma} $のトレースレスコンポーネントです。
リンクされた記事は実際に$ p \ mathbf {I} $のかなり良い直感的な説明を提供します:
(記事から)平均静水圧応力テンソル$ p \ mathbf {I} $は、応力がかかった物体の体積を変化させる傾向があります。
これは、通常の平面で表面力が発生するためです。ベクトル$ \ mathbf {n} $は$$ \ mathbf {T} ^ {(\ mathbf {n})} = \ mathbf {n} \ cdot \ boldsymbol {\ sigma} $$で与えられます。これは純粋な静水圧応力の場合です。 $$ \ mathbf {T} ^ {(\ mathbf {n})} = \ mathbf {n} \ cdot p \ mathbf {I} = p \ mathbf {n} $$になります平面の法線と同じ方向のnt。これは基本的に、材料の立方体が$ p > 0 $の場合は風船のように膨張し、$ p <の場合は収縮することを意味します。 0 $。
一方、偏差成分とは、せん断力など、物事を膨張または収縮させるだけではない力が作用していることを意味します。
圧力と応力が等しくない場合の例はどうですか?
固体では、純粋なせん断波が存在する可能性があります。音響圧力波とは異なり、せん断波には一定の圧力があります。波を伝播する力は圧力によるものではなく、せん断ひずみによるものです。
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- つまり、圧縮等方性の垂直応力しかない場合、それは静水圧または単に圧力と呼ばれます。圧力は、応力を構成する圧縮で作用する通常の成分ですか?私は+ 100psiの流体応力を持っていると言えます。流体圧力が100psiであると言っているのと同じくらい正しいですか?
- @jakemcgregor:ええ、私が知る限り、圧力はストレスの通常の要素です。等方性流体では、せん断しようとしても復元力がないため('流体であり、移動できるため)、'逸脱した(通常ではない)ストレスを持つことは実際には不可能であるため、ストレスと圧力は、言い回しに関しては一種の交換可能です。ただし、'岩やものが混ざっている場合は、さらに複雑になる可能性があります。
- 流体に偏差応力がかかる可能性があります。それらがなければ、流体は流れません!たとえば、ニュートン流体では、偏差応力は、粘度による"ひずみ速度"テンソルに比例します。
- @TylerOlsenは、上記のDumpsterDoofusへのコメントと、tpg2114 'の回答(下記)へのコメントを参照してください。どう思いますか?
答え
圧力は物体に対して垂直であり、外力のみです。圧力はオブジェクトの内部に応力を発生させるため、応力は内力です。
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- 要求された例のいくつかを含めることができます。一方と他方、およびそれらが'等しくない場合に何が起こるか。
回答
圧力は外力であり、他の体にかかると、その効果は体の外側に見られやすく、最初に体の外側に影響を及ぼします。応力の場合、分子の変形は体の内部で発生し、応力は荷重によって物体の内部でゆっくりとゆっくりと発生します。そして、単に圧力が体の外側の領域に影響を与え、ストレスが体の内部に影響を与えました。ストレスは加えられた負荷によって観察されますが、圧力は体にかかる一種の負荷です。
回答
オブジェクトに外力が自動的に加えられると、オブジェクトの内部に復元力が発生して、オブジェクトの変形が制限されます。オブジェクト。表面に垂直な領域に対する復元力の比率は応力と呼ばれます。表面に垂直な領域に対する外力の比率は圧力と呼ばれます。
たとえば、ボールを押した場合 圧力とボールがuに適用するのは応力であり、両方のrが他の圧力よりも優勢である場合は外力であり、応力は内力です
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- リクエストされた例はどうですか?
- 覚えておいてください:質問を読んでください。 質問に答えて。 それはあなたがより高い評価の答えを書くのを助けるでしょう。 また、必要に応じて回答を削除することもできます。
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