Ez az összehasonlítás részletezi a nyomás, a felületre merőlegesen ható külső erő, és a feszültség, az anyagban külső terhelésekre adott belső ellenállás közötti fizikai különbségeket. Ezen fogalmak megértése alapvető fontosságú a szerkezetépítés, az anyagtudomány és a folyadékmechanika számára.
Egy tárgy felületére merőlegesen és egyenletesen ható külső erő.
Egységnyi felületre eső belső erő, amely egy szilárd testben fejlődik ki, hogy ellenálljon a deformációnak.
| Funkció | Nyomás | Feszültség |
|---|---|---|
| Az erő eredete | Testre ható külső erő | Belső ellenállási erő egy testben |
| Az anyag állapota | Főként folyadékok és gázok | Főként szilárd anyagok |
| Irányultság | Csak merőleges (normális) a felületre | Lehet merőleges vagy párhuzamos (nyíró) |
| Matematikai típus | Skalár (csak nagyságrend) | Tenzor (nagyság, irány és sík) |
| Egyenletesség | Egy pontban minden irányban egyformán hat | Az orientációtól függően jelentősen eltérhet |
| Mérőeszköz | Manométerek vagy nyomásmérők | Nyúlásmérők vagy ultrahangos érzékelők |
A nyomást a külső környezet nyomása határozza meg, például a légkör nyomása a bőrhöz vagy a víz nyomása egy tengeralattjáró hajótestéhez. A feszültség azonban az anyag belső „visszanyomása” a nyújtás, összenyomódás vagy csavarodás ellen. Míg a nyomás feszültséget okoz az anyagban, a kettő azért különbözik, mert a feszültség a szilárd anyagot terhelés alatt összetartó molekuláris szintű erőket írja le.
A nyomás szigorúan véve normálerő, ami azt jelenti, hogy mindig 90 fokos szögben hat egy tárgy felületére. Ezzel szemben a feszültség összetettebb, mivel olyan nyírókomponenseket tartalmaz, amelyek párhuzamosan hatnak a keresztmetszettel. Ez azt jelenti, hogy a feszültség leírhatja azokat a csúszóerőket, amelyek ketté akarják vágni az anyagot, míg a nyomás csak azokat az erőket írja le, amelyek összenyomják vagy kitágítják azt.
Egy nyugalmi állapotban lévő folyadékban a nyomás egyetlen pontban minden irányban azonos, így skaláris mennyiségről van szó. A feszültség egy tenzor, mivel értéke teljes mértékben attól függ, hogy a szilárd testen belül melyik síkot nézzük. Például egy nehéz súly alatt álló függőleges oszlop eltérő feszültségszinteket tapasztal, ha vízszintesen, illetve ha átlósan mérjük.
A nyomás jellemzően térfogatváltozásokat eredményez, például egy lufi összezsugorodását nagy külső nyomás alatt. A feszültség az elsődleges tényező, amelyet annak előrejelzésére használnak, hogy egy szilárd anyag mikor deformálódik vagy törik el véglegesen. A mérnökök kiszámítják a „húzófeszültséget”, hogy lássák, eltörik-e egy huzal, vagy a „nyomófeszültséget”, hogy biztosítsák, hogy az épület alapja ne omoljon össze a saját súlya alatt.
nyomás és a stressz pontosan ugyanaz, mivel ugyanazokat a mértékegységeket használják.
Bár mindkettő a felületre jutó erőt méri (Pascalban), különböző fizikai jelenségeket írnak le. A nyomás egy külső skaláris erő, amely egy határfelületre hat, míg a feszültség egy belső tenzor, amely az erők eloszlását jelenti egy szilárd testen belül.
A gázok ugyanúgy nyírófeszültséget tapasztalhatnak, mint a szilárd anyagok.
Nyugalmi állapotban a folyadékok (folyadékok és gázok) nem tudnak nyírófeszültséget felvenni; egyszerűen áramlanak. A nyírófeszültség csak mozgás közben (viszkozitás) létezik a folyadékokban, míg a szilárd anyagok teljesen mozdulatlanul is fenntarthatják a nyírófeszültséget.
Ha nyomást gyakorolunk egy szilárd anyagra, a feszültség megegyezik a nyomás mértékével.
Egy szilárd anyag belső feszültsége sokkal összetettebb lehet, mint az alkalmazott külső nyomás. Az olyan tényezők, mint az anyag alakja, belső hibái és a megtámasztási módja, olyan belső feszültségi „gócpontokat” okozhatnak, amelyek sokkal nagyobbak, mint a felületi nyomás.
stressz mindig rossz egy anyagnak.
A feszültség természetes és szükséges belső reakció minden teherhordó anyag számára. A mérnöki munka magában foglalja a feszültség kezelését, hogy az az anyag „folyáshatára” alatt maradjon, biztosítva a szerkezet biztonságát és működőképességét.
Folyadékok, légköri viszonyok vagy határfelületre ható külső erők elemzésekor a nyomást válaszd. Szilárd szerkezetek és anyagok szilárdságának, tartósságának vagy belső mechanikai válaszának elemzésekor válaszd a feszültséget.
Ez a összehasonlítás a fizikában szereplő mozgási energia és helyzeti energia fogalmait vizsgálja, elmagyarázva, hogyan különbözik a mozgás energiája a tárolt energiától, bemutatva képleteiket, mértékegységeiket, valós példáikat, valamint azt, hogyan alakul át az energia e két forma között fizikai rendszerekben.
Ez az összehasonlítás a váltakozó áram (AC) és az egyenáram (DC), az elektromosság két fő áramlási módja közötti alapvető különbségeket vizsgálja. Kitér fizikai viselkedésükre, keletkezésük módjára, és arra, hogy a modern társadalom miért támaszkodik mindkettő stratégiai keverékére, hogy mindent működtethessen, az országos hálózatoktól kezdve a kézi okostelefonokig.
Ez az összehasonlítás az anyag és az antianyag közötti tükrözött kapcsolatot vizsgálja, azonos tömegüket, de ellentétes elektromos töltéseiket vizsgálva. Feltárja annak rejtélyét, hogy miért uralja univerzumunkat az anyag, és azt a robbanásszerű energiafelszabadulást, amely akkor következik be, amikor ez a két alapvető ellentét találkozik és megsemmisül.
Ez a részletes összehasonlítás tisztázza az atomok, az elemek egyetlen alapvető egységei, és a molekulák, a kémiai kötések útján kialakuló összetett struktúrák közötti különbséget. Kiemeli a stabilitásuk, összetételük és fizikai viselkedésük közötti különbségeket, alapvető ismereteket nyújtva az anyagról mind a diákok, mind a tudomány szerelmesei számára.
Ez az összehasonlítás tisztázza a centripetális és centrifugális erők közötti alapvető különbséget a forgási dinamikában. Míg a centripetális erő egy valós fizikai kölcsönhatás, amely egy tárgyat a pályája középpontja felé húz, a centrifugális erő egy tehetetlenségi „látszólagos” erő, amely csak egy forgó vonatkoztatási rendszeren belül tapasztalható.
