Напряжение механическое. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Напряжение механическое - мера внутренних сил, возникающих при деформации материала. Для введения понятия механического напряжения мысленно вырезается из среды некоторый объём, по поверхности N к-рого распределены силы взаимодействия с остальной частью среды, возникающие при деформации.

Если DP - равнодействующая (гл. вектор) сил взаимодействия на элементе поверхности DN, содержащем рассматриваемую точку А, то предел отношения DP/DN при DN

0 называется вектором напряжения S_n в точке А на площадке с нормалью п. Величины проекций вектора механического напряжения на нормаль n и на касательную плоскость наз. нормальными (s_n) и касательными (т_n) напряжениями. Механическое напряжение называется условным, если при его вычислении сила относится к площади сечения в недеформиров. состоянии, и истинным, если учтено изменение площади при деформации. Чтобы определить напряж. состояние в точке, надо найти величины, по к-рым можно вычислить H. м. на любой из бесчисленного множества площадок, проходящих через эту точку.

Вектор механического напряжения S₁, действующий на элементарной площадке, перпендикулярной оси Ox₁, в проекциях на оси координат Ox₁x₂x₃ обозначают через s₁₁, s₁₂, s₁₃, а для элементарных площадок, перпендикулярных осям Ох₂ и Ox₃, - через s₂₁, s₂₂, s,₂₃ и s₃₁, s₃₂, s₃₃. При этом s₁₁, s₂₂, s₃₃-нормальные H. м., а s₁₃ = s₂₁, s₂₃ = s₃₂, s₃₁=s₁₃ - касательные Н. м. Шесть величин s_ij(i, j=1, 2, 3) образуют тензор напряжений в рассматриваемой точке. H. м. на любой площадке в той же точке вычисляется через величины s_ij, т. е. тензор H. м. полностью определяет напряж. состояние в точке. Если известны s_ij как функции координат, то они определяют напряж. состояние всего тела. Напряж. состояние наз. однородным, если s_ij не зависит от координат точки.

Величина s = (s₁₁ + s₃₂ + s₃₃)/3 называется средним (гидростатическим) механическим напряжением. В каждой точке тела есть 3 взаимно перпендикулярные площадки, на к-рых касательные H. м. равны нулю. Перпендикулярные к ним направления наз. главными осями механического напряжения в точке, а нормальные механические напряжения на них s₁, s₂, s₃ - главными H. м. См. также Девиатор напряжений, Интенсивность напряжений.

Непосредственно механическое напряжение не измеряется. В однородном напряж. состоянии механическое напряжение вычисляется через величины действующих на тело сил. В неоднородном напряж. состоянии H. м. определяется косвенно - по эффектам его действия, напр. по пьезоэлектрич. эффекту, эффекту двойного лучепреломления (см. Поляризационно-оптический метод исследования напряжений).

Литература по механическим напряжениям

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.