Siła kontra stres
Siła i stres są pojęciami używanymi w życiu codziennym w bardzo powszechnych sytuacjach, takich jak sprawowanie władzy nad czymś jest zwykle nazywane siłą, a ktoś znajdujący się pod presją psychiczną jest nazywany stresem. Chociaż ich znaczenie wywodzi się z podobieństwa, jakie dzielą z pojęciami fizycznymi, jawna analiza wykazuje znaczne różnice w stosunku do powszechnego użycia słów.
Obie koncepcje są szeroko omawiane w dziedzinie mechaniki klasycznej i odgrywają kluczową rolę w wyjaśnianiu mechaniki materiałów. Jednak pojęcie siły wykracza daleko poza mechanikę klasyczną i obejmuje dziedziny względności i mechaniki kwantowej.
Co to jest Force?
Siła nazywana jest czynnikiem powodującym zmianę pędu ciała, przy czym szybkość zmiany pędu jest proporcjonalna do wielkości siły. Chociaż pojęcie to było rozpowszechnione od wieków, zostało zdefiniowane matematycznie i przedstawione przez Sir Isaaca Newtona w Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica opublikowanym w 1687 roku.
Z powyższego wyrażenia, znanego jako drugie prawo Newtona, można wyprowadzić następujące wyrażenie. F = ma = d (mv) / dt (gdzie F to siła, m to masa, a a to przyspieszenie). Pierwsze prawo mówi, że obiekt zachowuje swój stan (ruch w linii prostej ze stałą prędkością lub w spoczynku), chyba że działa na niego niezrównoważona siła zewnętrzna, a trzecie prawo stwierdza, że na każdą siłę zachodzi równa i przeciwna reakcja.
Co to stres?
Siła może działać na ciało na większym obszarze, a nie na pojedynczą linię w ciele. Na przykład, gdy siła jest przyłożona do końców drewnianego pręta lub pręta, siła jest przenoszona równomiernie w całym obszarze pręta. Ta sama sytuacja ma miejsce, gdy pręt jest wciśnięty. Ponieważ wytworzone siły wewnętrzne dotyczą zarówno wielkości, jak i obszaru, jaki wywierają na ciało, aby jasno ocenić siły wewnętrzne, należy wziąć pod uwagę obie te siły.
Naprężenie definiuje się jako siłę działającą na jednostkę powierzchni wewnątrz odkształcalnego ciała. Matematycznie jest wyrażona jako τ = F / A (gdzie τ to naprężenie, F to siła, a A to powierzchnia). Naprężenia działające na przekroje są znane jako naprężenia normalne (gdzie siła wypadkowa jest normalna do płaszczyzny rozważanego obszaru), a naprężenia działające równolegle do powierzchni są znane jako naprężenia ścinające (gdzie siła wypadkowa jest styczna do płaszczyzny rozpatrywany obszar).
Jaka jest różnica między siłą a stresem?
• Naprężenie to siła działająca na jednostkę powierzchni wewnątrz odkształcalnego ciała.
• Siła jest czynnikiem powodującym stres.
