압력(Pressure)와 응력의 차이점

안녕하세요. 오늘은 혼동하기 쉬운 두 가지 개념에 대해 이야기해보려고 합니다. 바로 압력과 응력입니다. 이 두 개념은 물리학 및 공학에서 굉장히 중요한 개념으로, 유체역학 및 고체역학이 관련된 많은 상황에서 사용되는 개념이지만, 응력과 압력의 단위가 모두 파스칼(Pa)로 같기 때문에 일부 사람들이 헷갈려합니다. 저도 학부때 의문을 품기도 했습니다..ㅎㅎ 그래서 이 두 가지 개념의 차이점을 이해하면, 이 두 가지의 개념을 헷갈려하지 않고 명확하게 구분할 수 있습니다.

 

그럼 바로 설명시작하겠습니다.

 

압력

 

'압력'에 대해 알아보겠습니다. 압력은 외부에서 가해지는 힘의 강도를 나타내는 스칼라 량입니다. 이는 물체의 단위 면적에 작용하는 외부 힘으로 정의됩니다.

 

예를 들어, 공이 벽에 부딪히면 공은 벽에 압력을 가합니다. 압력은 열역학적 성질에 속하며, 벡터 면적 요소(면에 수직인 벡터)와 그것에 작용하는 정력과 관련이 있습니다. 압력은 대부분의 시간 동안 유체와 관련이 있으며, 이는 액체나 기체 부피의 원자(부피 내에 제약된 분자) 간의 운동량 전달에 따라 달라집니다. 압력은 계기를 사용하여 직접 측정할 수 있으며, 압력의 크기는 모든 방향에서 동일합니다. 압력은 물체의 변형을 유발하는 역할을 합니다.

 

응력

다음으로, '응력'에 대해 살펴보겠습니다. 응력은 물체가 변형을 저항하기 위해 생성하는 내부 저항력의 단위 면적당 크기를 정의합니다. 이는 내부에서 생성되는 저항력의 강도로도 알려져 있습니다. 응력은 물체가 수직이나 수평 방향으로 작용할 수 있으며, 응력의 크기, 방향, 그리고 적용점을 사용하여 설명됩니다.

모든 방향에서의 응력량은 동일하거나 다를 수 있습니다. 응력은 물체가 변형을 저항하는 데 도움을 줍니다.

응력은 외부 힘이 작용하고 평형 상태를 방해하려고 할 때만 발생합니다.

 

예를 들어, 누군가가 스프링을 당기면, 스프링에는 응력이 발생하며, 이는 원래의 위치를 유지하려고 합니다. 외부 힘이 작용하면, 이는 몸체의 원래 형태를 변경하려고 하며, 이는 원자 간의 거리를 변경하려고 합니다. 그러나, 이는 몸체가 외부 힘에 저항하여 원래의 형태를 유지하려는 경향이 있습니다. 이러한 경향으로 인해 몸체 내부에는 반대 힘이 발생합니다. 이 반대 힘이 단위당 발생하는 것을 응력이라고 합니다.

 

응력의 방향은 외부 힘과 반대이며, 응력은 구조적 속성을 가지고 있습니다. 이는 외부 힘에 저항하기 위해 몸체 내부에 발생합니다. 응력은 고체 내부의 다른 방향에서 다를 수 있습니다.

 

압력(Pressure) Vs. 응력(Stress)

 

여기까지는 두 개념사이의 정의였습니다.

그리고 이 정의를 기반으로 이 두 개념의 차이를 표로 나타내면 다음과 같습니다.

 

압력(Pressure)	응력(Stress)
압력은 물체의 단위 면적에 가해지는 외력.	응력은 변형에 저항하기 위해 생성된 단위 면적당 물체의 내부 저항력
외력의 강도	내부 저항력 강도
표면(다양한 방향)에서 압력을 받음	응력은 수직 또는 평행 방향
스칼라	응력의 크기, 방향 및 적용 지점을 사용하여 응력을 설명 (“second-order tensor”라고도 부름.)
압력 크기는 모든 방향에서 동일	응력의 크기는 방향에 따라 다를 수 있음.

입니다.

 

여기까지 응력과 압력의 차이입니다. 그럼 많은 도움이 되셨기를 바라면서 저는 다음 포스팅때 뵙겠습니다.