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壓力
(物理術語)
鎖定
- 中文名
- 壓力
- 外文名
- pressure
- 表達式
- F=pS
- 適用領域
- 力學
- 應用學科
- 物理
- 作用點
- 在被壓物體的表面上
- 方 向
- 垂直於接觸面,並指向被壓物體
- 產生條件
- 物體之間接觸且發生相互擠壓
- 施力物體
- 被支持物體
- 受力物體
- 被壓物體
- 性 質
- 彈力
壓力產生機理
U型壓力計(3張)
壓力特點
1.作用方向與作用面積垂直並與作用面積的外法線方向相反;
2.壓力一定時,受力面積越小,壓力作用效果越顯著;
3.受力面積一定時,壓力越大,壓力作用效果越顯著。
壓力計算公式
壓強=壓力/受力面積(p=F/S);
壓力=壓強×受力面積(F=pS);
受力面積=壓力/壓強(S=F/p)。
壓力主要單位
壓力壓力
國際單位:“牛頓”,簡稱“牛”,符號“N”。
壓力壓強
國際單位:“帕斯卡”,簡稱“帕”,符號“Pa ”;
換算:1帕(Pa)=1N/㎡;
1磅/英寸2(psi)=0.006895兆帕(MPa)=0.0703千克/平方釐米(kg/c㎡)=0.0689巴(bar)=0.068大氣壓(atm);
1巴(bar)=0.1兆帕(MPa)=14.503磅/平方英寸(psi)=1.0197千克/平方釐米(kg/c㎡)=0.987大氣壓(atm);
1大氣壓(at m)=0.101325兆帕(MPa)=14.696磅/平方英寸(psi)=1.0333千克/平方釐米(kg/c㎡)=1.0133巴(bar);
1毫米汞柱(mmHg)=133.33帕(Pa);
在工程中幾種常見壓力單位換算關係如下:
1MPa=106Pa≈145psi≈10.2kgf/cm²
1kgf/cm²=98.067kPa≈98kPa
1psi(1bf/in²)=6.8948kPa≈6.9kPa
1mmH2O=9.8067Pa≈9.8Pa
壓力流體的壓力
流體在任意一點的受力狀態都可以用應力張量來表示。應力張量總共有9個分量,表示為:
其中σx,σy,σz分別是流體的其餘部分對流體內的體積元在x,y,z方向的正應力;
,
,
,
,
,
是6個剪應力。
靜止流體與理想流體
如果流體處於靜止狀態,或雖處於運動狀態但流體是理想的(即可以忽略其粘性),則6個剪應力分量都等於零,只有σx,σy,σz不等於零。σx,σy,σz都是以受力面的外法線為其正向,而壓力的正向恰好與之相反,可以證明:σx=σy=σz=-p,即靜止流體或理想流體的壓力等於任一方向正應力的負值。
粘性流體
對於運動的粘性流體,6個剪應力分量不會同時等於零,這時在斯托克斯假設(見粘性)成立的條件下,壓力定義為:
即壓力的大小等於所考察點三個正應力的平均值。可以證明它也是考察點所有方向上法應力的平均值。
通常把作用在1平方釐米上的單位作用力(1克力)作為壓力的單位。但是,在實際應用時它失之過小,工業上採用的壓力單位是千克力/釐米。在海平面上的大氣壓力為pA=1 033克力/釐米2,與工業上採用的壓力單位比較接近。國際單位制(SI)中的壓力單位是帕斯卡(Pascal,簡稱Pa),1帕斯卡=1牛頓/平方米。
與温度體積的關係
流體的壓力與温度、體積等有密切的關係。例如理想氣體服從以下的狀態方程:
pv=nRT,
式子中p為壓強;υ為單位質量氣體的體積;T為熱力學温度;R為氣體常數,等於287.14米/(秒2·開)。
壓力易錯理解
- 壓力是與物體形變相關聯的一種彈力。
- 壓力發生在相互接觸並擠壓的兩個物體之間。壓力是一種接觸力,任何彼此分離的兩個物體間不可能產生壓力,相互接觸的物體間沒有擠壓作用也不會產生壓力。
- 壓力的方向總是與物體的接觸面垂直,並指向被壓物體。
- 重力可以使物體產生壓力,但壓力並不是重力,壓力有時與重力無關。
壓力壓力與重力
(1)壓力是由於相互接觸的兩個物體互相擠壓發生形變而產生的,按照力的性質劃分,壓力屬於彈力;重力是由於地面附近的物體受到地球的吸引作用而產生的,屬於引力。
(2)壓力的方向沒有固定的指向,但始終和受力物體的接觸面相垂直。(因為接觸面可能是水平的,也可能是豎直或傾斜的)重力有固定的指向,總是豎直向下。
(3)壓力可以由重力產生也可以與重力無關。當物體放在水平面上且無其他外力作用時,壓力與重力大小相等。當物體放在斜面上時,壓力小於重力。當物體被壓在豎直面上時,壓力與重力有時無關。
[1]
當物體被舉起且壓在天花板上時,重力削弱壓力的作用。
(4)壓力的作用點在物體受力面上,重力的作用點在物體重心,規則的均勻的幾何體的重心在物體的幾何中心。
項目 | 壓力 | 重力 |
---|---|---|
施力物體 | 被支持物體 | 地球 |
受力物體 | 被壓物體 | 物體自身 |
力的方向 | 垂直於接觸面,並指向被壓物體 | 豎直向下 |
力的大小 | 與擠壓程度有關 | |
力的性質 | 彈力 | 引力 |
力可以使物體產生形變。例如,用木棒從各個角擠壓麪糰,可看到,當木棒離開後,麪糰上留下一個個的凹坑,這種使麪糰發生凹陷形變的力為壓力。
不少學科常常把壓強叫做壓力,同時把壓力叫做總壓力。這時的壓力不表示力,而是表示垂直作用於物體單位面積上的力。在工程上壓力和壓強叫法有時不嚴格區分,但是在具體計算時絕對不是一個物理量,這種叫法是錯誤的或至少是不規範的,它們一個是標量一個是矢量,絕不等同。只是在看工程類的書籍或文件的時候要知道有這麼一種叫法,具體怎麼區分就看它所使用的單位是什麼。
壓力有關解釋
2.差壓(壓差):兩個壓力之間的相對差值。
3.絕對壓力:介質(液體、氣體或蒸汽)所處空間的所有壓力。
絕對壓力是相對零壓力而言的壓力。
4.表壓力(相對壓力):如果絕對壓力和大氣壓的差值是一個正值,那麼這個正值就是表壓力,即表壓力=絕對壓力-大氣壓>0。
5.負壓(真空表壓力):和“表壓力“相對應,如果絕對壓力和大氣壓的差值是一個負值,那麼這個負值就是負壓力,即負壓力=絕對壓力-大氣壓<0。
6.靜態壓力:一般理解為“不隨時間變化的壓力,或者是隨時間變化較緩慢的壓力,即在流體中不受流速影響而測得的表壓力值”。