压力是指发生在两个物体的接触表面的作用力,或者是气体对于固体和液体表面的垂直作用力,或者是液体对于固体表面的垂直作用力。习惯上,在力学和多数工程学科中,“压力”一词与物理学中的压强同义。压力的计算公式是:F=pS,压力的单位是牛顿,简称“牛”,符号为“N”。
固体表面的压力通常是弹性形变的结果,一般属于接触力。液体和气体表面的压力通常是重力和分子运动的结果。压力的作用方向通常垂直于物体的接触面。如果观测到压力的作用方向与接触面并不垂直,那么通常是由于压力和摩擦力共同作用的结果。
物体所受的压力与受力面积之比称为压强,压强用来比较压力产生的效果,压强越大,压力的作用效果越明显。压力既可以由物体的重量产生,例如大气的重量和水的重量可分别产生大气的压力和水的压力,又可以由物体间的作用力产生,例如空气压缩机的活塞对气缸内空气的作用所产生的压缩力。压强的计算公式是p=F/S,压强的单位是帕斯卡,简称“帕”,符号为“Pa”。
2)压力与重力的区别和联系
学习力学时首先认识的是压力和重力。在很多情况下,压力和重力有不少共同点,很容易引起混淆,甚至误认为它们是等同的。这就有必要认清它们的区别和联系。
(1)压力是由于相互接触的两个物体互相挤压发生形变而产生的,按照力的性质划分,压力属于弹力;重力是由于地面附近的物体受到地球的吸引作用而产生的。
(2)压力的方向没有固定的指向,但始终与受力物体的接触面相垂直。(因为接触面可能是水平的,也可能是竖直或倾斜的)重力有固定的指向,总是竖直向下。
(3)压力可以由重力产生也可以与重力无关。当物体放在水平面上且无其他外力作用时,压力与重力大小相等。当物体放在斜面上时,压力小于重力。当物体被压在竖直面上时,压力与重力完全无关。当物体被举起且压在天花板上时,重力削弱压力的作用。
(4)压力的作用点在物体受力面上,重力的作用点在物体重心,规则、均匀的几何体的重心在物体的几何中心。
3)压力与压强的区别和联系
物体由于外因或内因而形变时,在它内部任一截面的两方即出现相互的作用力,单位截面上的这种作用力称为压力。
一般来说,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,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作用于Ax、Ay、Az三个互相垂直的面,应力F/A有9个不同的分量,因此严格地说应力是一个张量。
由于流体不能产生切变,不存在切应力。因此对于静止流体,不管力如何作用,只存在垂直于接触面的力;又因为流体的各向同性,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在各个方向都是定值,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,在中学物理中称为压强。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。
压力的特点:作用方向与作用面积垂直并与作用面积的外法线方向相反;压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越显著;受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越显著。
液体内部压强的特点:液体由内部向各个方向都有压强;压强随深度的增加而增加;在同一深度,液体向各个方向的压强相等;液体压强还与液体的密度有关,液体密度越大,压强也越大。液体内部压强的大小可以用压强计测量。
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