流體力學

壓力

壓力衡量一個推力有多集中,也就是多大的力分散在多大的面積上。這正是為什麼鋒利的刀容易切、鈍刀卻不容易,也是為什麼躺在釘床上可能安然無恙、但踩在單一根釘子上卻不行:同樣的推力,作用面積不同,感覺就天差地別。壓力回答的問題是:一個表面在每一點上被擠壓得有多用力?

精確地說,壓力是垂直(法向)壓在表面上的力,除以那個表面的面積:P = F / A,其中 F 是與表面成直角的力,A 是面積。它的國際單位是帕斯卡(Pa),一帕斯卡等於每平方公尺一牛頓(1 Pa = 1 N/m^2)。流體有一個了不起的性質:在它內部的任一點,壓力朝每一個方向都推得一樣用力,而不只是往下。壓力是純量:它有大小,但本身沒有單一的方向。

壓力貫穿整個流體力學:你潛得越深,水就把你擠得越緊;打飽氣的輪胎能維持形狀;大氣同時壓在所有東西上。一個常見的誤解是把壓力想成一種力。它不是;它是「每單位面積上的力」。一個柔和但分散在大面積的推力,可以和一個猛烈但集中在極小面積的推力產生相同的壓力——這正是雪鞋能讓你不陷進雪裡的原因。

一個體重 700 N 的人,用兩腳共 0.03 m^2 的面積站著,壓在地板上的壓力是 P = F / A = 700 / 0.03 ≈ 23 000 Pa。若只用一個面積 0.001 m^2 的窄鞋跟站立,壓力就跳到 700 000 Pa——這就是為什麼高跟鞋會在軟地板上壓出凹痕。

相同的重量,較小的面積,壓力就大得多:壓力是力除以面積。

壓力不是力;它是每單位面積上的力,而且在流體中的某一點,它朝所有方向作用得一樣,而不是指向單一方向。

又称
P壓強