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力、压力和材料强度

“力”是个象形字。“力”字颇像古代的犁形，上部为犁把，下部为犁头。但是在物理学中所说的力的含义要比生活中所说的力的含义狭窄、确切得多。有力存在时，一定有两个物体发生了作用。吸引、推拉、挺举等等是对这些作用的具体描绘。磁铁对铁块的吸引力，运动员举杠铃的举力，火车头拉车箱的拉力，地球给物体的重力……。物体之间的相互作用称为“力”。某时刻作用在某物体上的这种力正比于该物体此刻速度的变化率，也正比于该物体的质量，即F=ma。其中m为物体质量（单位kg），a是加速度（单位m/s-2），所以SI中力的单位是千克米每二次方秒（kg•m/(s-2)），特有的名称是牛顿，符号为N。
　　压力不是力而是压强。物体单位面积上受到的压力叫做压强。根据压强的定义可以推导出计算压强的公式：P＝F/S，式中p表示压强, F表示压力, S表示受力面积。压强的单位是“牛每平方米”，在国际单位制中叫做“帕斯卡”，简称“帕”，用符号“Pa”表示，常用单位MPa。严格意义上说我认为应该定义为“力强”，而不应该定义为压强。只有压力的强度才能够称为压强，拉力的强度叫拉强，重力的强度叫重强，如此类推。所以我们日常说的压力实际上不是力而是压强。压强是比较压力效果的物理量，物体单位面积上受到的压力越大，压力产生的效果越显著，也就是压强越大。用拳头使劲打在布上打不透，用针稍微加力扎就能扎透，就是这个原因。
　　当受力物体受其他物体的作用后，能获得加速度产生位移，不能产生位移时，形状和尺寸将发生变化，这种形变就称为应变。物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面单位面积上的内力称为应力。即材料“单位面积上所承受的附加内力”。公式记为σ=F/S ，式中σ表示应力，F表示力，S表示受力面积。
　　按载荷作用的形式不同，应力又可以分为拉伸应力、压缩应力、弯曲应力和扭转应力。对于某一种材料，应力的增长是有限度的，超过这一限度，材料就要被破坏。对某种材料来说，应力可能达到的这个限度称为该种材料的极限应力。极限应力值要通过材料的力学试验测定。材料能**工作的应力*大值，这就是许用应力。材料要想**使用，在使用时其内的应力应低于它的极限应力，否则材料就会在使用时发生破坏。结构杆件所用材料在规定的荷载作用下，材料发生破坏时的应力称为强度。根据外力作用方式不同，材料有抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等。对有屈服点的钢材还有屈服强度和极限强度的区别。
　　材料强度的计算公式σ＝F/S和压强的计算公式P＝F/S完全相同，都是单位面积所承受的力，所以抗拉强度与压力计量所说的压力都在我说的“力强”，在这个概念下是一回事，计量单位理所当然都是帕斯卡。压力和力是完全两码事，计量单位当然不能用同一个。

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