【第09.01讲】重压无痕

【第9.01讲】重压无痕

同学们好！欢迎来到物理老师讲物理。

当你走过雪地或者沙滩，地面会留下一串凹陷的脚印。最近听说一个新闻：在四川省的昭觉县，发现了中国最壮观的恐龙足迹化石群。不论是恐龙的足迹化石还是你在沙滩上踩出的脚印，都是由于压力作用的效果。今天我们就一起来探讨压力的作用效果。

刚才我们谈到，人也好，动物也好，站在地面上就对地面有压力作用。同样的，茶杯放在桌面上，也对桌面也有一个向下的压力。压力不仅可以是向下的，别的方向也可以有压力。我们向墙上摁图钉，图钉对墙壁有压力；拥挤的车厢里，你感觉自己快被挤扁了，说明傍边的乘客对你有横向的压力；吹气球时，气体对气球壁有压力。

那到底什么样的力才算是压力呢？

物理学中把垂直压在物体表面上的力叫做压力。

压力是相互接触的物体间，相互挤压时产生的相互作用力，没有物体间的挤压，就不会有压力产生。例如放在墙角的篮球，它与水平地面间有相互挤压，它们互施压力；与竖直墙面尽管相互接触，由于没有挤压，故没有压力。有挤压是产生压力的条件。

压力还有一个特点，就是它的方向总是垂直于受力物体表面并指向受力物体。如：桌面上的茶杯对桌面的压力垂直于桌面并指向桌面；往墙上摁图钉，图钉对墙面的压力垂直于墙面并指向墙面；静止在斜面上的物体，对斜面的压力垂直于斜面并指向斜面，等等，都是这样。

另外，压力的作用点，总在受压的物体的表面，相互接触的部位。

我想补充谈谈，压力与重力的关系。不少同学容易在做题时将这两者混淆。

重力和压力常常是有联系的。

有的压力就是由于重力而产生的。而且有时，压力与重力的大小、方向都一样。但是请注意，只有孤立处于水平面的物体，它对水平面的压力，才会与重力的大小和方向相同。

尽管如此，压力与重力是两种本质完全不同的力，它们至少有4大不同：

1. 力的实质不同：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，实质是引力作用。压力是物体与支持面相互接触、挤压而产生的，实质是弹力作用。

2. 施力物体不同：重力的施力物体只能是地球。而压力的施力物体可以是任意物体。

3.作用点不同：重力的作用点是物体的重心。压力的作用点在物体的表面。

4.方向不一定相同：重力的方向总是竖直向下，只有这一个特定方向，它与支持面无关。压力的方向垂直于受力物体表面，并指向受力物体，它的方向随受力面的方向而变，不是固定的方向。

接下来，我们讨论本讲最重要的内容：压力的作用效果。

同样是在松软的泥土地面，履带式的挖掘机和自行车，谁对地面的压力更大？显然是笨重的挖掘机对地面的压力更大。那为什么挖掘机的履带没有陷入泥中，还能自由行进，而自行车的轮子反而陷进去，走不动了呢？

这说明压力作用的效果不只跟压力的大小这一个因素有关，还有别的因素也影响着压力的作用效果。这另一个重要因素，就是受力面积。挖掘机虽重，但它的履带宽大，与泥土接触的面积，要比自行车车轮的接触面积大很多很多倍。所以，压力的大小和受力面积，这两个因素共同影响着压力的作用效果。

当受力面积相同时，压力越大，作用效果越明显。当压力相同时，受力面积越小，作用效果越明显。那如果压力和受力面积都不同，又该如何比较呢?我们可以求出压力和受力面积的比值，得出单位面积所受到的压力，这样就将问题转化成了相同面积比压力的问题。显然，这个比值越大，压力的作用效果就越明显。

在物理学中，用物体所受压力的大小与受力面积之比来表示压力的作用效果，它反映了压力的强度，比值越大，压力的强度越大；反之亦然。这个压力的强度就叫做压强，用p表示。压力用F表示，受力面积用S表示，那么

p=F/S

压力F的单位是N，面积S的单位是m^2，压强p的单位就是N/m^2，也叫做帕斯卡，简称帕，用“Pa”表示。1Pa=1N/m^2.

压强在数值上等于物体单位面积所受的压力。压强越大，压力的作用效果越明显。

要想增大压强，可以从两方面考虑，一是增大压力，再是减小受力面积；如果要想减小压强，就反其道而行之，减小压力或者增大受力面积。

最大的非洲象，全长11米（包括鼻子和尾巴），体重达13吨。想象一下，假如你的体重有13吨，那简直就像泰山压顶一样。这么大的重量压在非洲草原的泥土地上，那还不是一脚陷一个坑？可是非洲象的足围有2米，相当于足部的直径超过0.6m，比一般街边的人行道上的树还要粗。这么粗壮的四肢，不仅提供了足够支撑体重的肌肉力量，同时也增大了脚板与地面的接触面积，有效减小了压强。估算一下，可以发现，一名单脚脚尖着地的芭蕾舞演员，她对地面的压强要比大象还要大许多倍！

最后，再次提醒你注意几点：

1.不能将压力F错误的理解为物体的重力。前面已将压力和重力做了详细地对比，做题时你一定要注意区分。

2.受力面积S总是两物体相挤压的公共部分的面积。

3.物体是否会被压坏不是取决于压力的大小，而是取决于压强的大小。任何物体所能承受的压强都是有一定限度的，超过了限度，物体就会被损坏。

【小结一下】

这一讲我们了解了压力与压强。压力是垂直压在物体表面上的力。压力有的时候是由重力产生的，但压力与重力是有本质区别的两个力。

压强是压力与受力面积的比值，它与压力的大小成正比，与受力面积成反比。

压强的单位是帕斯卡，简称帕，用Pa表示。1Pa=1N/m^2.

【思考题】

如果要使你站立时对地面的压强增大一倍。你有没有什么简单办法能立即实现？如果要快速减小对地面的压强，你又能怎么做，才能使压强更小呢？

好了，咱们下一讲再见！