Apa perbedaan antara tekanan dan stres?

12

Karena unitnya sama ( ), apa perbedaan antara tekanan dan stres? $\frac{N}{m^2}$

pressure stresses

— jhabbott
sumber

5

physics.stackexchange.com/questions/107824/...

— Subodh

1

Tekanan adalah skalar. Stres adalah tensor.

— Paul

5

Tekanan adalah gaya yang diterapkan pada permukaan material yang dimaksud. Ia dibagi berdasarkan area karena menggambarkan gaya terdistribusi (mis. Gaya dari gas atau cairan terkompresi, atau padatan bertumpuk).

Stres adalah gaya yang didistribusikan melalui ketebalan material yang dimaksud. Ini dibagi berdasarkan area karena kekuatan dibagi (meskipun tidak selalu merata) oleh penampang material. Sebagai contoh jika Anda memiliki balok padat bahan yang menopang beban, gaya dari beban, dibagi dengan lebar dan kedalaman bock itu, memberi Anda tekanan.

— Ethan48
sumber

4

Saya merasa ini adalah jawaban yang terlalu sederhana yang memberi kesan bahwa stres hanyalah sesuatu yang terjadi pada makanan padat. Stres memang ada dalam cairan. Perbedaannya adalah bahwa tekanan adalah kuantitas skalar; itu isotropik - sama di setiap arah. Stres, di sisi lain, adalah kuantitas tensor, itu terarah, tetapi mengikuti aturan tertentu dari frame invariance.

— Tristan

1

BAIK. Itu adil. Tidak jelas bagiku seberapa formal jawaban yang diharapkan. Saya hanya mencoba mengkomunikasikan konsep luas dengan cara yang jelas. Jelas orang yang mengajukan pertanyaan dapat memilih jawaban yang berbeda jika lebih jelas menyelesaikan pertanyaan mereka.

— Ethan48

14

Sementara beberapa dari jawaban ini dekat, mereka (pada saat jawaban ini ditulis) semuanya salah sampai taraf tertentu.

Tekanan dan stres sangat terkait erat - pada kenyataannya, orang bisa berpendapat bahwa tekanan, dalam arti tertentu, adalah bagian dari stres. Untuk lebih spesifik, tekanan dalam suatu material adalah bagian isotropik dari total stres dalam suatu material. Tekanan adalah kuantitas skalar - sama di setiap arah, sementara stres adalah kuantitas tensor yang menangkap semua gaya deformasi.

$\sigma_{ij}$

p = - \frac{1}{3} σ_{i i}

$p = -\frac{1}{3}\sigma_{ii}$

Dengan kata lain, tekanan adalah kebalikan dari rata-rata elemen diagonal dari tensor tegangan.

Ketika berbicara lebih spesifik dalam hal kondisi batas atau beban yang diterapkan untuk masalah analisis struktural, itu merujuk secara khusus pada tegangan normal yang diterapkan pada area tertentu.

— Tristan
sumber

5

Tekanan dan stres merupakan kekuatan yang terdistribusi di permukaan, tetapi pada dasarnya adalah dua konsep yang sangat berbeda. Perbedaan utama di antara mereka adalah bahwa tekanan adalah eksternal dan stres adalah internal .

Ketika Anda memiliki suatu benda, tekanan adalah gaya permukaan-tegak lurus pada 'kulit' benda ini.

Untuk mendefinisikan tekanan , sangat berguna untuk membayangkan benda padat dengan serangkaian kekuatan eksternal (aksi dan reaksi) yang bekerja di permukaannya. Karena kekuatan-kekuatan ini, objek berubah bentuk, hingga berada dalam kondisi setimbang. Ketika Anda akan membuat potongan melalui objek ini dan menghapus bagian dari itu, kekuatan pada permukaan yang terpapar oleh potongan akan diperlukan untuk menjaga objek dalam keadaan cacat yang sama dan untuk menyimpannya dalam kesetimbangan. Ini internal yang permukaan-kekuatan yang disebut tekanan.

Sementara tekanan didefinisikan sebagai tegak lurus pada permukaan objek, pembatasan ini tidak berlaku untuk tekanan. Tegangan dapat diterapkan ke segala arah pada permukaan internal. Ini adalah perbedaan lain antara tekanan dan stres. Tegangan yang tegak lurus terhadap permukaan internal disebut 'tegangan normal' (kompresi atau tegangan). Tegangan paralel dengan permukaan internal disebut 'tegangan geser'.

— Tim H
sumber

5

Orang bisa mengatakan mereka terkait erat, tetapi sementara tekanan lebih generik, omnidirectional (seperti dalam gas), stres didefinisikan dalam padatan, dan merupakan tensor - dengan faktor-faktor yang bertanggung jawab untuk gaya perpindahan dalam 3 dimensi ditambah gaya puntir dalam 3 sumbu.

Dengan tekanan, Anda mengambil piston imajiner dalam cyllinder dengan vakum, dengan dinamometer yang terpasang pada piston, dan mengukur kekuatan apa yang diberikan medium pada dinding itu, membaginya dengan permukaan piston. Tidak peduli bagaimana Anda mengubahnya, nilainya tetap sama.

Sekarang ambil sekelompok gauge ketegangan :

masukkan deskripsi gambar di sini

dan menutupinya dengan beton, membentuk balok beton. Pada awalnya mereka semua akan menunjukkan tekanan beton cair yang sama. Tetapi saat beton menguat, pembacaan akan berubah. Beberapa akan menunjukkan nilai negatif ketika balok membungkuk dan menegang di sepanjang sisi luar. Yang lain akan menunjukkan tekanan lateral balok yang mengerahkan bobotnya sendiri tegak lurus terhadap panjangnya. Jika Anda mengompres balok, Anda akan mendapatkan nilai yang cukup ekstrem, tetapi sedikit negatif keluar dari sumbu saat material terkompresi melebar ke samping. Jika Anda mencoba membengkokkan balok, Anda akan mendapatkan beberapa negatif kecil di sisi luar tikungan, beberapa positif kecil di sisi dalam, dan kemudian balok itu akan patah; itu jauh lebih lemah terhadap kekuatan negatif (menariknya terpisah) dan ini diberikan pada sisi luar tikungan.

Jadi, ketika menggunakan nilai 'stres', kecuali jika Anda memberikan tensor penuh, selalu penting untuk menuliskan arah stres yang Anda gambarkan - hanya menuliskannya seperti tekanan tidak terlalu membantu.

— SF.
sumber

2

Satu koreksi - tidak benar untuk mengatakan bahwa stres terjadi dalam padatan, sedangkan tekanan terjadi dalam gas. Keduanya terjadi di kedua - tekanan terkait dengan invarian pertama dari total tensor stres. Stres memang terjadi dalam cairan - lihat aliran Couette untuk contoh yang mudah.

— Tristan

@ Christian: Ya, dalam memindahkan cairan dan gas, di mana kekuatan viskositas menggantikan ikatan struktural. Jika mereka mencapai keseimbangan, itu dengan cepat akan diratakan. OTOH, mungkin tetap dalam padatan - bahkan tanpa kekuatan eksternal; stres laten adalah masalah teknik yang penting. Lihat jatuhnya Pangeran Rupert, di mana kerusakan minimal pada struktur jatuhnya menyebabkan semuanya meledak, akumulasi stres laten yang mengarah ke kehancuran jatuhkan yang kejam.

— SF.

(Yah, setidaknya dalam cairan yang sempurna; efek tegangan permukaan seperti meniskus atau aksi kapiler adalah efek yang berhubungan dengan stres. Tetapi jika Anda mengambil sebagian besar cairan tidak bergerak, faktor arah menjadi diabaikan.)

— SF.

Mempertimbangkan bahwa sebagian besar masalah teknik yang melibatkan cairan melibatkan mereka, well, mengalir, saya pikir perbedaannya agak diperdebatkan. Stres adalah konsep mekanika kontinum; tidak peduli apa yang membentuk kontinum - itulah persamaan persamaan konstitutif.

— Tristan

@ Christian: Biarkan saya tidak setuju. Sebagian besar masalah teknik yang melibatkan cairan mengabaikan faktor ketegangan dinamika cairan. Tentu ada domain (seperti teknik kelautan) di mana mereka sangat penting, tetapi dalam mesin, kimia industri, teknik sipil, dan sebagian besar cabang yang berurusan dengan sejumlah besar cairan bergerak dengan kecepatan sedang atau pada tekanan tinggi, biasanya itu adalah tekanan yang benar-benar penting , dan sisanya sering diperlakukan sebagai "mari kita berikan tekanan surplus yang cukup untuk tidak repot dengan itu."

— SF.

-1

Tekanan diterapkan secara paksa per unit area. Itu muncul karena kekuatan eksternal pada permukaan suatu benda.

Ketika kekuatan eksternal diterapkan, untuk menghindari deformasi, gaya internal dihasilkan yang disebut Tekanan. Baik tekanan dan stres memiliki unit yang sama.

— Shashvat Mehta
sumber