в бытуУ этого термина существуют и другие значения, см. Напряжение.
Механическое напряжение
{\displaystyle Q={\frac {F}{S}}}Q={\frac FS}
Размерность L−1MT−2
Единицы измерения
СИ Па
СГС г·см−1·с−2
Механика сплошных сред
.svg
Сплошная среда
Классическая механика
Закон сохранения массы · Закон сохранения импульса
Теория упругости
Напряжение · Тензор · Твёрдые тела · Упругость · Пластичность · Закон Гука · Реология · Вязкоупругость
Гидродинамика
Жидкость · Гидростатика · Гидродинамика · Вязкость · Ньютоновская жидкость · Неньютоновская жидкость · Поверхностное натяжение
Основные уравнения
Уравнение непрерывности · Уравнение Эйлера · Уравнение Громеки — Лэмба · Уравнение Бернулли · Уравнения Навье — Стокса · Уравнение вихря · Уравнение диффузии · Закон Гука
См. также: Портал:Физика
В механике сплошной среды механическое напряжение — это физическая величина, которая выражает внутренние силы, которые соседние частицы в непрерывной среде оказывают друг на друга, а деформация — это мера изменения геометрических размеров среды. Например, когда сплошная вертикальная штанга поддерживает груз, каждая частица в штанге давит на частицы, находящиеся непосредственно под ней. Когда жидкость находится в закрытом контейнере под давлением, каждая частица сталкивается со всеми окружающими частицами. Стенки контейнера и поверхность, создающая давление (например, поршень), прижимаются к ним в (по третьему закону Ньютона) соответствии с силой реакции. Эти макроскопические силы на самом деле являются чистым результатом очень большого количества межмолекулярных сил и столкновений между частицами в этих средах. Механическое напряжение или в дальнейшем напряжение часто обозначается строчной греческой буквой сигма σ.
Деформация, то есть взаимное смещение внутренних частей материала, может возникать из-за различных механизмов, таких как напряжение, при приложении внешних сил к массивному материалу (например, гравитация) или к его поверхности (например, контактные силы, внешнее давление или трение). Любая деформация твердого материала создает внутреннее упругое напряжение, аналогичное силе реакции пружины, которое стремится вернуть материал в его исходное недеформированное состояние, наблюдавшееся до приложения внешних сил. В жидкостях и газах только деформации, которые изменяют объём, создают постоянное упругое напряжение. Однако, если деформация постепенно изменяется со временем, даже в жидкостях обычно возникает некоторое вязкое напряжение, препятствующее этому изменению. Упругие и вязкие напряжения обычно объединяют под названием механическое напряжение.
Разные виды механического напряжения:
1 — сжатие;
2 — растяжение;
3 — сдвиг;
4 — изгиб;
5 — кручение;
6 — знакопеременное напряжение.
Значительное напряжение может существовать, даже если деформация незначительна или отсутствует вовсе (обычное допущение при моделировании потока воды). Напряжение может существовать при отсутствии внешних сил; такое встроенное напряжение встречается, например, в предварительно напряженном бетоне и закаленном стекле. Напряжение может наблюдаться в материале без приложения общих сил, например, из-за изменений температуры или химического состава или внешних электромагнитных полей (как в пьезоэлектрических и магнитострикционных материалах).
Полный тензор механического напряжения элементарного объёма тела. Буквой σ обозначены нормальные механические напряжения, а касательные буквой τ.
Связь между механическим напряжением, деформацией и скоростью изменения
Объяснение:
v₀ = 54 км/ч = 15 м/с
v = 32,4 км/ч = 9 м/с
S = 720 м
t = 30 с
a, Δt, v(625), v(t) - ?
v² - v₀² = 2 * a * S => a = (v² - v₀²) / (2 * S) = (9² - 25²) / (2 * 720) = - 144 / 1440 = - 0,1 м/с² - ускорение
v = v₀ + a * Δt => Δt = (v - v₀) / a = (9 - 15) / (- 0,1) = 60 с - время торможения
v(30) = v₀ + a * t = 15 + (- 0,1) * 30 = 12 м/с - скорость через 30 с после начала торможения
v² - v₀² = 2 * a * S => v² = v₀² + 2 * a * S = 15² + 2 * (- 0,1) * 625 = 100 м²/с²
v = √(100 м²/с²) = 10 м/с - скорость поезда после прохождения 625 м