Qual è la differenza tra pressione e stress?

Poiché le unità sono uguali ( ), qual è la differenza tra pressione e stress?$\frac{N}{m^2}$

La pressione è una forza applicata contro la superficie del materiale in questione. È diviso per area perché descrive forze distribuite (ad es. Forza da un gas o liquido compresso o solidi impilati / accatastati).

Lo stress è una forza distribuita attraverso lo spessore del materiale in questione. È diviso per area perché la forza viene condivisa (anche se non sempre in modo uniforme) dalla sezione trasversale del materiale. Ad esempio, se si dispone di un solido blocco di materiale che supporta un peso, la forza del peso, divisa per la larghezza e la profondità di quel bock, ti ​​dà lo stress.

Mentre alcune di queste risposte sono vicine, sono (al momento in cui questa risposta è scritta) tutte in qualche modo errate.

La pressione e lo stress sono strettamente correlati - in effetti, si potrebbe sostenere che la pressione è, in un certo senso, un sottoinsieme di stress. Per essere precisi, la pressione in un materiale è la parte isotropica dello stress totale in un materiale. La pressione è una quantità scalare, la stessa in ogni direzione, mentre lo stress è una quantità tensoriale che cattura tutte le forze deformanti.

$\sigma_{ij}$

Vale a dire, la pressione è l'opposto della media degli elementi diagonali del tensore dello stress.

Quando si parla più specificamente in termini di una condizione al contorno o di un carico applicato per un problema di analisi strutturale, si riferisce specificamente a una sollecitazione normale applicata su una determinata area.

La pressione e lo stress sono entrambe forze distribuite su una superficie, ma in sostanza sono due concetti abbastanza diversi. La principale differenza tra loro è che la pressione è esterna e lo stress è interno .

Quando hai un oggetto, la pressione è la forza superficiale perpendicolare sulla "pelle" di questo oggetto.

Per definire lo stress è utile immaginare un oggetto solido con un insieme di forze esterne (azioni e reazioni) che lavorano sulla sua superficie. A causa di queste forze l'oggetto viene deformato, fino a quando non si trova in uno stato di equilibrio. Quando si effettua un taglio attraverso questo oggetto e si rimuove una parte di esso, sarebbero necessarie forze sulla superficie esposta dal taglio per mantenere l'oggetto nello stesso stato deformato e mantenerlo in equilibrio. Queste forze superficiali interne sono chiamate sollecitazioni.

Sebbene la pressione sia definita perpendicolare sulla superficie dell'oggetto, questa restrizione non si applica alle sollecitazioni. Le sollecitazioni possono essere applicate in qualsiasi direzione sulla superficie interna. Questa è un'altra differenza tra pressione e stress. Le sollecitazioni perpendicolari alla superficie interna sono chiamate "sollecitazioni normali" (compressione o tensione). Le sollecitazioni parallele alla superficie interna sono chiamate "sollecitazioni di taglio".

Si potrebbe dire che sono strettamente correlati, ma mentre la pressione è più generica, omnidirezionale (come nel gas), lo stress è definito in un solido ed è un tensore - con i fattori responsabili della forza di spostamento in 3 dimensioni più la forza di torsione in 3 assi.

Con la pressione, prendi un pistone immaginario nel cilindro con il vuoto, con un dinamometro attaccato al pistone e misuri la forza che il mezzo esercita su quella parete, dividendolo per la superficie del pistone. Non importa come lo giri, il valore è lo stesso.

Ora prendi un sacco di estensimetri :

e ricoprili di cemento, formando una trave di cemento. All'inizio mostreranno tutti la stessa pressione del calcestruzzo liquido. Ma man mano che il calcestruzzo si solidifica, le letture cambieranno. Alcuni mostreranno valori negativi mentre il raggio si piega e si deforma lungo il lato esterno. Altri mostreranno la pressione laterale del raggio esercitando il proprio peso perpendicolare alla sua lunghezza. Se comprimi il raggio, otterrai valori abbastanza estremi in senso longitudinale, ma piccoli negativi all'esterno dell'asse man mano che il materiale compresso si espande ai lati. Se provi a piegare il raggio, otterrai alcuni piccoli aspetti negativi sul lato esterno della curva, alcuni piccoli aspetti positivi sul lato interno, quindi il raggio si spezzerà; è molto più debole contro le forze negative (separandolo) e queste sono esercitate sul lato esterno della curva.

Quindi, quando si utilizza il valore di "stress", a meno che non si dia il tensore completo, è sempre essenziale scrivere la direzione dello stress che si sta descrivendo - semplicemente abbassarlo come la pressione non è poi così utile.

La pressione viene applicata forza per unità di area. Sorge a causa di forze esterne sulla superficie di un oggetto.

Quando vengono applicate forze esterne, al fine di evitare la deformazione vengono generate forze interne che sono chiamate sollecitazioni. Sia la pressione che lo stress hanno la stessa unità.