Wat is het verschil tussen stress en druk?
Geplaatst op februari 13, 2021 door adminWat is het verschil tussen stress en druk ? Zijn er intuïtieve voorbeelden die het verschil tussen de twee verklaren? Hoe zit het met een voorbeeld waarbij druk en stress niet gelijk zijn?
Opmerkingen
- Zoals je kunt zien aan de hand van de antwoorden is het moeilijk aan te nemen wat ” intuïtief ” is voor jou en welk verwachtingsniveau je hebt zonder specifieker te zijn.
- De vraag kwam tot stand bij het lezen over Overbelastingsdruk (stress), en.wikipedia.org/wiki/Overburden_pressure . Het gekoppelde artikel definieert het als beide. Ik had gehoopt te leren hoe ik de twee kon onderscheiden met behulp van een uitleg die een middelbare scholier of een technische student zou begrijpen.
- Stress is valentie 2 tensor (weergegeven door een matrix). ” Druk ” is een speciaal geval: een spanningstensor die kan worden geschreven als een ” scalair ” hoeveelheid ( dwz van de vorm $ p \, \ mathrm {id} _3 $, waarbij $ \ mathrm {id} _3 $ matrix is de $ 3 \ times3 $ identiteit en $ p $ de scalaire druk).
Antwoord
Druk wordt gedefinieerd als kracht per oppervlakte-eenheid uitgeoefend op een object in een richting loodrecht op het oppervlak. En natuurlijk kan druk stress veroorzaken in een object. Terwijl spanning de eigenschap is van het lichaam onder belasting en gerelateerd is aan de interne krachten. Het wordt gedefinieerd als een reactie die wordt geproduceerd door de moleculen van het lichaam onder een bepaalde actie die enige vervorming kan veroorzaken. De intensiteit van deze extra krachten die per oppervlakte-eenheid worden geproduceerd, staat bekend als stress (mooi plaatje van wikipedia):
BEWERK PER OPMERKINGEN
Overbelastingsdruk of lithostatische druk is een geval waarbij de zwaartekracht van de eigen massa van het object druk creëert en resulteert in spanning op de grond of rotskolom. Deze spanning neemt toe naarmate de massa ( of diepte) toeneemt. Dit type spanning is uniform omdat de zwaartekracht uniform is.
http://commons.wvc.edu/rdawes/G101OCL/Basics/earthquakes.html
Inbegrepen in de lithostatische druk is het gewicht van de atmosfeer en, indien onder een oceaan of meer, het gewicht van de waterkolom daarboven punt in de aarde. Vergeleken met de druk veroorzaakt door het gewicht van rotsen erboven, is de hoeveelheid druk als gevolg van het gewicht van water en lucht boven een rots verwaarloosbaar, behalve aan het aardoppervlak. De enige manier waarop de lithostatische druk op een rots kan veranderen, is door de diepte van de rots in de aarde te veranderen.
Aangezien dit een uniforme kracht is die wordt toegepast door de stof heen, voornamelijk vanwege de stof zelf, de termen druk en spanning zijn enigszins uitwisselbaar omdat druk kan worden gezien als zowel een externe als interne kracht.
Voor een geval waarin ze niet gelijk zijn, kijk gewoon dat de afbeelding van de liniaal. Als er druk wordt uitgeoefend aan het uiteinde (bovenkant van de afbeelding), ontstaat er ongelijke spanning in de liniaal, vooral waar de interne spanning hoog is in de hoeken.
Opmerkingen
- Met betrekking tot vloeistoffen en druk, wordt de vloeistof in de interstitiële ruimte of poriënruimte van het gesteente typisch aangeduid als poriedruk of vloeistofdruk. Zou het onjuist zijn om poriënbelasting of vloeistof te zeggen Als ik het goed begrijp, van de andere antwoorden op de oorspronkelijke vraag en van een uitleg die hier te vinden is: en.wikipedia.org/wiki/Fluid#Physics het lijkt erop dat druk de normale component van stress is. Dus als alle andere componenten nul zijn, blijft er alleen maar druk over om de stress te compenseren. Dus je kunt poriestress zeggen?
- @jakemcgregor Ik ‘ ben niet zeker. Ik denk niet ‘ niet dat het stress zou worden genoemd, omdat het een kracht is die wordt gegenereerd door pockets die niet-uniform kan zijn en door de stof kan variëren. Maar ik ‘ ben geen geoloog, misschien mengen ze de termen door elkaar.
- Je zegt niets over de tensorische aard van stress in tegenstelling tot de scalaire aard van druk. Ook gasdruk is bijvoorbeeld gerelateerd aan de interne krachten van de gasmoleculen.
Antwoord
Gegeven een spanningstensor $ \ mathbf {\ sigma} $, die in het algemeen 9 componenten heeft, wordt de druk (tenminste in continuümmechanica) gedefinieerd als $ P = 1/3 tr (\ mathbf { \ sigma}) $.
Dus de druk op een punt in het continuüm is het gemiddelde van de drie normale spanningen op dat punt. De niet-diagonale termen manifesteren zich als schuifspanning.
Het is moeilijk om “stress” te zeggen zonder specifieker te zijn in uw vraag, omdat stress geen scalair is.Druk is altijd anders dan stress, maar de twee zijn gerelateerd.
Opmerkingen
- Druk is altijd anders dan stress, omdat druk een scalair is. Voorzover ik weet, wordt druk gedefinieerd als compressieve isotrope normaalspanning. Volgens deze definitie heeft druk een richtingsteken (positief voor compressief?) En een grootte? Ook lijkt het volgens deze definitie dat druk wordt gedefinieerd als een speciaal geval van stress (eenvoudige stresssituatie). Als dit waar is, kan vloeistofdruk dan vloeistofstress worden genoemd? Mijn bron: en.wikipedia.org/wiki/Stress_%28mechanics%29#Simple_stresses
Antwoord
Het verschil tussen spanning en druk heeft te maken met het verschil tussen isotrope en anisotrope kracht. Er is “een Wikipedia sectie over de ontleding van de Cauchy-spanning $ \ boldsymbol {\ sigma} $ in” hydrostatische “en” deviatorische “componenten, $$ \ boldsymbol {\ sigma} = \ mathbf {s} + p \ mathbf {I} $$ waarbij de druk $ p $ $$ p = \ frac {1} {3} \ text {tr} (\ boldsymbol {\ sigma} ) $$ waarbij $ \ mathbf {I} $ de $ 3 \ maal 3 $ identiteitsmatrix is en $ \ mathbf {s} $ de spoorloze component van $ \ boldsymbol {\ sigma} $ is.
Het gelinkte artikel geeft eigenlijk een redelijk goede intuïtieve uitleg van $ p \ mathbf {I} $:
(Uit artikel) Een gemiddelde hydrostatische spanningstensor $ p \ mathbf {I} $, wat de neiging heeft om het volume van het gestreste lichaam te veranderen.
Dit volgt omdat de oppervlaktekracht die wordt ondervonden door een vlak met normaal vector $ \ mathbf {n} $ wordt gegeven door $$ \ mathbf {T} ^ {(\ mathbf {n})} = \ mathbf {n} \ cdot \ boldsymbol {\ sigma} $$ die voor een puur hydrostatische belasting wordt $$ \ mathbf {T} ^ {(\ mathbf {n})} = \ mathbf {n} \ cdot p \ mathbf {I} = p \ mathbf {n} $$ welke poi nts in dezelfde richting als de normaal op het vlak. Dit betekent in feite dat een kubus materiaal wil uitzetten als een ballon if $ p > 0 $, en inkrimpen if $ p < 0 $.
Ondertussen betekent de deviatorische component dat er krachten in het spel zijn die “niet alleen de neiging hebben om dingen uit te zetten of samen te trekken, zoals afschuifkrachten.
Hoe zit het met een voorbeeld van wanneer druk en spanning niet gelijk zijn?
In een solide, pure shear golven kunnen bestaan. In tegenstelling tot akoestische drukgolven hebben schuifgolven een constante druk; de krachten die de golf voortplanten zijn niet het gevolg van druk, maar zijn het gevolg van schuifspanning.
Opmerkingen
- Dus als je alleen compressieve isotrope normale spanning hebt, wordt dit hydrostatische druk of gewoon druk genoemd. Dus druk werken de normale componenten in compressie die de spanning vormen? Ik kan zeggen dat ik een vloeistofspanning heb van +100 psi en even correct als zeggen dat ik een vloeistofdruk heb van 100 psi?
- @jakemcgregor: Ja, voor zover ik weet, is druk de normale component van stress. Als u in een isotrope vloeistof probeert deze af te schuiven, is er geen herstelkracht (omdat het ‘ een vloeistof is en kan bewegen), dus ‘ s niet echt mogelijk om afwijkende (niet-normale) spanningen te hebben, dus spanning en druk zijn min of meer uitwisselbaar voor zover de bewoordingen gaan. Maar als je ‘ stenen en zo hebt gemengd, kan het ingewikkelder zijn.
- Je kunt zeker afwijkende spanningen in een vloeistof hebben. Zonder hen zou de vloeistof niet stromen! In een Newtoniaanse vloeistof is de deviatorspanning bijvoorbeeld evenredig met de ” reksnelheid ” tensor via viscositeit.
- @TylerOlsen zie mijn opmerking hierboven op DumpsterDoofus en mijn opmerking op het antwoord van tpg2114 ‘ s antwoord (hieronder). Wat zijn uw gedachten?
Antwoord
De druk staat loodrecht op het object, het is alleen een externe kracht. Druk veroorzaakt spanning in het object, dus spanning is een interne kracht.
Opmerkingen
- Misschien wilt u enkele van de gevraagde voorbeelden toevoegen die laten zien het ene versus het andere en wat er gebeurt als ze ‘ niet gelijk zijn.
Antwoord
Druk is een uitwendige kracht. Wanneer het op een ander lichaam wordt uitgeoefend, is het effect gemakkelijk te zien aan de buitenkant van het lichaam en heeft het eerst invloed op het buitenste deel van het lichaam. In het geval van spanning wordt de moleculaire vervorming intern in het lichaam ontwikkeld en wordt als gevolg van belasting langzaam en langzaam in het interne deel van een object spanning gegenereerd. En gewoon druk had invloed op het buitenste deel van het lichaam en spanning beïnvloedde het lichaam intern. Spanning wordt waargenomen als gevolg van de uitgeoefende belasting, terwijl druk een soort belasting is op een lichaam.
Antwoord
wanneer externe kracht op het object wordt uitgeoefend, wordt automatisch een herstellende kracht ontwikkeld in het object om de vervorming van het object te beperken. voorwerp.De verhouding van de herstelkracht loodrecht op het oppervlak tot het gebied staat bekend als spanning. De verhouding van de externe kracht loodrecht op het oppervlak tot het gebied staat bekend als druk.
bijvoorbeeld als u op een bal drukt die u uitoefent druk en wat de bal op jou uitoefent, is spanning en als beide r niet gelijk zijn, domineert de ene over de andere, dan is de druk een externe kracht en is de spanning een interne kracht
Opmerkingen
- Hoe zit het met de gevraagde voorbeelden?
- Onthoud: lees de vraag. Beantwoord de vraag. Dat zal u helpen om meer hoog gewaardeerde antwoorden te schrijven. U kunt uw antwoorden ook verwijderen als u dat wilt.
Geef een reactie