כוח נגד מתח
כוח ולחץ הם מושגים המשמשים בחיי היומיום למצבים שכיחים מאוד, כגון הפעלת כוח על משהו נקרא בדרך כלל כוח, ומישהו שנלחץ נפשית נקרא לחוץ. למרות שהמשמעויות שלהם נגזרות מהדמיון שהם חולקים במושגים פיזיקליים, ניתוח מפורש מציג הבדלים משמעותיים מהשימוש הנפוץ במילים.
שני המושגים נדונים בהרחבה בתחום המכניקה הקלאסית והם ממלאים תפקיד מרכזי בהסבר המכניקה של חומרים. עם זאת, מושג הכוח משתרע הרבה מעבר למכניקה הקלאסית למחוזות של תורת היחסות ומכניקת הקוונטים.
מה זה כוח?
כוח ידוע כגורם הגורם לשינוי התנע של גוף, כאשר קצב שינוי התנע הוא פרופורציונלי לגודל הכוח. למרות שרווח במשך מאות שנים, המושג הוגדר ומתמטית והוצג על ידי סר אייזק ניוטון ב-Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica שפורסם ב-1687.
מהביטוי לעיל, הידוע בתור החוק השני של ניוטון, ניתן לגזור את הביטוי הבא. F=m.a=d(mv) / dt (כאשר F הוא כוח, m הוא מסה, ו-a הוא תאוצה). החוק הראשון קובע שעצם שומר על מצבו (תנועה בקו ישר במהירות קבועה או במנוחה) אלא אם כן פועל על ידי כוח חיצוני לא מאוזן והחוק השלישי קובע שיש תגובה שווה והפוכה לכל כוח.
מה זה מתח?
כוח יכול לפעול על גוף על שטח גדול יותר מאשר על קו בודד בתוך הגוף. לדוגמה, כאשר מופעל כוח על הקצוות של מוט עץ או מוט, הכוח מועבר באופן שווה על פני שטח המוט.אותו מצב מתרחש כאשר המוט נלחץ. מכיוון שהכוחות הפנימיים שנוצרו כוללים גם את הגודל וגם את השטח שהוא גורם לגוף, כדי להעריך את הכוחות הפנימיים בצורה ברורה, יש לקחת את שניהם בחשבון.
מתח מוגדר ככוח הפועל על יחידת שטח בתוך גוף שניתן לעיוות. מבחינה מתמטית הוא מתבטא כ-τ=F / A (כאשר τ הוא הלחץ, F הוא כוח, ו-A הוא השטח). מתחים הפועלים על החתכים ידועים כמתחים נורמליים (כאשר הכוח הנקי נורמלי למישור השטח הנחשב) ומתחים הפועלים במקביל לשטח ידועים כמתחי גזירה (כאשר הכוח הנקי משיק למישור של אזור נחשב).
מה ההבדל בין כוח ללחץ?
• מתח הוא הכוח הפועל ליחידת שטח בתוך גוף שניתן לעיוות.
• כוח הוא הגורם הגורם ללחץ.
