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在物理学中,压力(Force)和压强(Pressure)是两个不同但相关的概念。下面内容是具体公式及适用场景的


1. 压力的基本公式

压力(F)指垂直影响在物体表面的力,其计算公式为:
\[ F = P \cdot S \]

  • F:压力(单位:牛顿,N)
  • P:压强(单位:帕斯卡,Pa)
  • S:受力面积(单位:平方米,m2)
    应用场景:
  • 固体对支撑面的压力计算(如物体对桌面的压力)。
  • 需注意:压力路线必须垂直于受力面,否则需分解力的垂直分量。

2. 压强的通用公式

压强(P)是单位面积上的压力,公式为:
\[ P = \fracF}S} \]
适用条件:

  • 适用于固体、液体和气体的压强计算。
  • 对于液体和气体,需结合其特性调整公式(见下文)。

3. 液体压强的独特公式

液体压强仅与液体密度、深度和重力加速度相关:
\[ P = \rho \cdot g \cdot h \]

  • ρ:液体密度(kg/m3)
  • g:重力加速度(9.8 N/kg 或 10 N/kg)
  • h:液面到该点的竖直深度(m)
    应用场景:
  • 计算液体内部某点的压强(如水坝底部的压强)。
  • 液体对容器底部的压力需结合面积:\( F = P \cdot S = \rho \cdot g \cdot h \cdot S \) 。

4. 气体的压强公式

气体压强可通过理想气体情形方程计算:
\[ PV = nRT \]

  • P:气体压强(Pa)
  • V:体积(m3)
  • n:物质的量(mol)
  • R:气体常数(8.314 J/(mol·K))
  • T:热力学温度(K)
    简化应用:
  • 在温度恒定条件下,压强与体积成反比(波义耳定律)[3]。

关键区别与注意事项

  • 压力与压强的区别:

    • 压力是力(单位:N),压强是单位面积的压力(单位:Pa)。
    • 例如,人双脚站立时对地面的压力为体重,而压强需除以双脚接触面积。
  • 固体与液体的计算差异:

    • 固体压强直接由外力与接触面积决定,而液体压强与深度和密度相关。
    • 非制度容器的液体压力需通过 \( F = \rho g h S \) 计算,而非直接使用 \( F = G_\text液}} \) 。
  • 单位换算:

    • 1标准大气压(atm)= \( 1.01 \times 10 \, \textPa} \) = 76 cm汞柱[]。

实例应用

  • 固体压力计算:
    边长为0.1 m的正方体(密度3000 kg/m3)对地面的压力:
    \[ F = G = m \cdot g = \rho \cdot V \cdot g = 3000 \cdot (0.1) \cdot 10 = 30 \, \textN} \] 。

  • 液体压强计算:
    水深2 m处的水压强:
    \[ P = 1000 \, \textkg/m} \cdot 10 \, \textN/kg} \cdot 2 \, \textm} = 2 \times 10 \, \textPa} \] 。


  • 压力公式:\( F = P \cdot S \)(力的垂直分量)。
  • 压强公式:\( P = F/S \)(通用)、\( P = \rho g h \)(液体)、\( PV = nRT \)(气体)。
  • 应用时需注意物理情境(固体/液体/气体)和公式适用条件[3]。