¿Cuál es la diferencia entre presión y estrés?

Como las unidades son iguales ( ), ¿cuál es la diferencia entre presión y estrés?$\frac{N}{m^2}$

La presión es una fuerza aplicada contra la superficie del material en cuestión. Se divide por área porque describe fuerzas distribuidas (por ejemplo, la fuerza de un gas o líquido comprimido, o sólidos apilados / apilados).

El estrés es una fuerza distribuida a través del grosor del material en cuestión. Se divide por área porque la fuerza se comparte (aunque no siempre de manera uniforme) por la sección transversal del material. Por ejemplo, si tiene un bloque sólido de material que soporta un peso, la fuerza del peso, dividida por el ancho y la profundidad de ese bock, le proporciona la tensión.

Si bien algunas de estas respuestas son cercanas, son (en el momento en que se escribe esta respuesta) todas incorrectas hasta cierto punto.

La presión y el estrés están muy estrechamente relacionados; de hecho, uno podría argumentar que la presión es, en cierto sentido, un subconjunto del estrés. Para ser específicos, la presión en un material es la parte isotrópica de la tensión total en un material. La presión es una cantidad escalar, la misma en todas las direcciones, mientras que la tensión es una cantidad tensora que captura todas las fuerzas deformantes.

$\sigma_{ij}$

Es decir, la presión es lo contrario del promedio de los elementos diagonales del tensor de tensión.

Cuando se habla más específicamente en términos de una condición límite o una carga aplicada para un problema de análisis estructural, se refiere específicamente a una tensión normal aplicada sobre un área determinada.

La presión y el estrés son fuerzas distribuidas en una superficie, pero en esencia son dos conceptos bastante diferentes. La principal diferencia entre ellos es que la presión es externa y el estrés es interno .

Cuando tiene un objeto, la presión es la fuerza de superficie perpendicular sobre la 'piel' de este objeto.

Para definir el estrés , es útil imaginar un objeto sólido con un conjunto de fuerzas externas (acciones y reacciones) trabajando en su superficie. Debido a estas fuerzas, el objeto se deforma, hasta que se encuentra en un estado de equilibrio. Cuando haga un corte a través de este objeto y elimine una parte del mismo, se necesitarán fuerzas en la superficie expuesta por el corte para mantener el objeto en el mismo estado deformado y mantenerlo en equilibrio. Estas fuerzas superficiales internas se denominan tensiones.

Si bien la presión se define como perpendicular en la superficie del objeto, esta restricción no se aplica a las tensiones. Las tensiones se pueden aplicar en cualquier dirección en la superficie interna. Esta es otra diferencia entre presión y estrés. Las tensiones perpendiculares a la superficie interna se denominan "tensiones normales" (compresión o tensión). Las tensiones paralelas a la superficie interna se denominan "tensiones de corte".

Se podría decir que están estrechamente relacionados, pero si bien la presión es más genérica, omnidireccional (como en el gas), la tensión se define en un sólido y es un tensor, con factores responsables de la fuerza de desplazamiento en 3 dimensiones más la fuerza de torsión en 3 ejes.

Con presión, toma un pistón imaginario en un cilindro con vacío, con un dinamómetro conectado al pistón, y mide qué fuerza ejerce el medio sobre esa pared, dividiéndolo por la superficie del pistón. No importa cómo lo gire, el valor es el mismo.

Ahora tome un montón de galgas extensiométricas :

y cubrirlos con hormigón, formando una viga de hormigón. Al principio, todos mostrarán lo mismo, la presión del hormigón líquido. Pero a medida que el concreto se solidifique, las lecturas cambiarán. Algunos mostrarán valores negativos a medida que la viga se dobla y se deforma a lo largo del lado exterior. Otros mostrarán la presión lateral de la viga ejerciendo su propio peso perpendicular a su longitud. Si comprime el rayo, obtendrá valores bastante extremos a lo largo, pero pequeños negativos hacia afuera desde el eje a medida que el material comprimido se expande hacia los lados. Si intenta doblar la viga, obtendrá algunos pequeños negativos en el lado externo de la curva, algunos pequeños positivos en el lado interno, y luego la viga se romperá; es mucho más débil contra las fuerzas negativas (separándolo) y estas se ejercen en el lado exterior de la curva.

Por lo tanto, cuando se usa el valor de 'estrés', a menos que le dé el tensor completo, siempre es esencial escribir en qué dirección del estrés está describiendo, simplemente ponerlo como presión no es tan útil.

La presión es la fuerza aplicada por unidad de área. Surge debido a fuerzas externas en la superficie de un objeto.

Cuando se aplican fuerzas externas, para evitar la deformación se generan fuerzas internas que se denominan tensiones. Tanto la presión como el estrés tienen la misma unidad.