Mehāniskais spriegums

Klints plaisas, kuras radušās mehāniskā sprieguma iedarbībā.

Mehāniskais spriegums ir fizikāls lielums, kurš raksturo ārējo spēku iedarbībā ķermenī radušos iekšējos spēkus. Pēc būtības spriegums ir spēka daudzums, kas darbojas uz laukuma vienību. Sprieguma mērvienība ir paskāls.

Sprieguma aprēķināšana

Mehānisko spriegumu vienkāršotā variantā var aprēķināt pēc šādas formulas:

${\displaystyle \sigma ={\frac {F}{S}}\ }$

kur

${\displaystyle \sigma \ }$ ir spriegums (mērvienība: paskāls)

${\displaystyle F\ }$ ir elastības spēks (mērvienība: ņūtons)

${\displaystyle S\ }$ ir sķērsgriezuma laukums (mērvienība: kvadrātmetrs)

Sprieguma tenzors

Lai pilnīgāk aprakstītu mehānisko spriegumu (arī gadījumos, kad uz aplūkojamo objektu pa dažādām asīm iedarbojas dažādi spēki), cietvielu mehānikā lieto sprieguma tenzoru, kas raksturo gan stiepi / spiedi, gan bīdi, gan vērpi, pat rotāciju pa visām trim asīm (trīsdimensionālam objektam). Sprieguma tenzors ir 3x3 matrica, kas iekļauj pielikto spēku normāles, kas izvietotas pa matricas diagonāli, un tangensiālās komponentes (sauktas arī par bīdes vektoriem). Ja pretējie pielikto spēku bīdes vektori ir vienādi, var uzskatīt, ka ķermenis nerotē. Pieņemot, ka rotācija nenotiek, unikālas paliek tikai 6 matricas komponentes (3 normāles un 3 bīdes vektori), kuras secīgi uzrakstītas rindā sauc par Voigta notāciju (par godu vācu fiziķim Voldemāram Voigtam (1850-1919)).

Analoģiski sprieguma tenzoram eksistē arī deformāciju tenzors, kas analoģiski raksturo ķermeņa deformāciju trīsdimensiju telpā. Izmantojot abus tenzorus, ir iespējams izvest Huka likumu trīs dimensijās.