величина

напряжение

Внутренняя сила на единицу площади в материале, возникающая из-за внешних нагрузок или дефектов.
9 статей

Описание

Напряжение — это внутренняя сила на единицу площади, возникающая в материале в ответ на внешние нагрузки, изменения температуры или внутренние дефекты. Оно является мерой того, какая сила передаётся через поперечное сечение материала, и имеет решающее значение для понимания того, как материалы деформируются, разрушаются или текут. Напряжение — это тензорная величина, то есть оно имеет как величину, так и направление, и может быть нормальным (перпендикулярным поверхности) или касательным (параллельным поверхности).

История

Концепция напряжения была формализована Огюстеном Луи Коши в 1820-х годах, который ввёл тензор напряжений и уравнения равновесия. Ранее Галилео Галилей изучал прочность балок, но работы Коши заложили основы механики сплошных сред.

Как это работает

Когда к материалу прикладывается сила, атомы или молекулы слегка смещаются, чтобы сопротивляться деформации, создавая внутренние напряжения. Эти напряжения уравновешиваются по всему материалу, и их распределение определяет, вернётся ли материал упруго к своей первоначальной форме, пластически деформируется или разрушится. Связь между напряжением и деформацией описывается законом Гука для упругих материалов, тогда как более сложное поведение моделируется с помощью теории пластичности и механики разрушения.

Где применяется

Анализ напряжений является основополагающим в гражданском строительстве (проектирование зданий и мостов), машиностроении (обеспечение надёжности деталей машин) и материаловедении (разработка более прочных сплавов и композитов).

Любопытный факт

Алмаз, самый твёрдый природный материал, может начать излучать свет под действием напряжения — явление, используемое для визуализации картин напряжений в прозрачных материалах.

Граф понятий →

Статьи по теме · 9

Сильный CP-вопрос: а был ли мальчик?
Квантовая хромодинамика — это теория, описывающая, как кварки и глюоны собираются в протоны и нейтроны. В её уравнениях есть один странный угол, параметр θ (тета).
Медицинская физика2026-07-101 минarXiv:2607.09401экспресс
Когда стенки сосуда искажают картину
В белом веществе мозга сигнал бежит по аксонам — длинным отросткам нейронов, укутанным в изолирующую миелиновую оболочку. Вода заполняет пространство внутри аксонов и снаружи, в узких щелях между волокнами. Два метода МРТ — диффузионный (отслеживает движение молекул) и релаксометрический (измеряет, как быстро затухает сигнал) — словно два переводчика, слушающих один разговор, но слышащих разное.
Ткань превращается в камень
Живой пласт клеток напоминает толпу на эскалаторе. В спокойном состоянии все движутся плавно, но стоит возникнуть давке — и движение стопорится. Так и клеточные слои под нагрузкой могут внезапно затвердеть, превращаясь из податливой массы в упругий каркас.
Стресс под кожей: как тело выдаёт тревогу
Шесть взрослых три дня подряд приходили в лабораторию. В один день они просто отдыхали, в другой — крутили педали до изнеможения, а в третий — проходили через испытание, которое заставляет сердце колотиться без единого движения: им нужно было выступить с речью и решать задачи перед строгой комиссией.
Вода под давлением: почему она течёт быстрее
Вода в глубоких недрах Земли сжата сильнее, чем в тысячу раз по сравнению с поверхностью. Даже там она продолжает течь, но её внутреннее устройство меняется. Исследователи измерили, как именно вода сопротивляется течению и сжатию, когда давление растёт от нуля до 1,6 гигапаскаля — это как если бы на каждый квадратный сантиметр поставили груз массой 16 тонн.
Стекло, которое рассыпается по одному закону
Стекло — материал с характером. Оно кажется хрупким, но внутри него могут жить мощные невидимые силы. В химически упрочнённом стекле поверхность сжата, как натянутая резинка, а глубина, наоборот, растянута. Когда в такое стекло врезается быстрый предмет, эта резинка рвётся сразу во многих местах. Учёные стреляли по стеклу снарядами и смотрели, как оно рассыпается.
Материаловедение2026-02-121 минarXiv:2602.12427экспресс
Трение в разломе: как песок превращается в землетрясение
Когда две плиты земной коры трутся друг о друга, между ними оказывается слой перемолотой породы — как песок между ладонями. Этот слой, который геологи называют разломной глиной, ведёт себя не как твёрдый камень, а как густая паста: он может уплотняться, расширяться и скользить.
Гидродинамика2026-02-031 минarXiv:2602.03617экспресс
Шероховатость, которая решает судьбу полёта
Летящий на шести скоростях звука тупой цилиндр — не самый изящный объект, но именно он стал главным героем нового расчёта. Поверхность такого аппарата не бывает идеально гладкой: при входе в атмосферу теплозащита обгорает, появляются бугорки и впадины.
Материаловедение2026-01-011 минarXiv:2601.00261экспресс
Стресс в алмазе стал видимым
В кристалле алмаза есть невидимые трещинки — дислокации. Это места, где ряды атомов сдвинуты, как если бы в стопке бумаги один лист вытащили наполовину. Вокруг таких мест возникает напряжение, и оно влияет на то, как материал ломается, гнётся или проводит ток.