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壓力與接觸面積

國中物理剛性平坦接觸面上的均勻法向接觸壓力 p = F/A

拖曳接觸墊的右邊緣，讓相同的力分布在不同的面積上。

100 cm² · 20.00 kPa接觸面積22410162107.510020538302.5-24400接觸壓力（kPa）接觸面積（cm²）
目前設定

關於此實驗

相同的負載分散到不同面積上時，會產生不同的壓力。加寬接觸墊，觀察壓力標記變得較不集中的情況。使用反比例曲線說明雪鞋、寬闊的地基和鋒利的工具，同時將力與壓力區分開來。

學習目標

  • 在控制其他變數不變的情況下，探究接觸面積如何影響接觸壓力。
  • 使用圖表和數值讀數來檢驗預測。
  • 說明物理假設，以及此模型不再適用的情況。

使用方法

  1. 1將力設為 200 N，面積設為 100 cm²。確認壓力為 20 kPa。
  2. 2保持力不變，將接觸面積加倍。預測新的壓力。
  3. 3儲存曲線，將力加倍，並比較相同面積下的壓力。
  4. 4將力設為零。為什麼整條曲線都在水平軸上？

模型

平均法向壓力
計算前請先換算面積單位

假設

  • 法向力均勻分布在輸入的平坦接觸面積上。
  • 此圖顯示墊片的橫截面，其寬度與面積的平方根成正比。不計算變形和材料失效。

在課堂上試試這個實驗

  1. Q1600 N 的力作用在 300 cm² 上會產生多大的壓力？
  2. Q2為什麼力和面積都加倍時，壓力仍保持不變？

常見問題

這是每個點的壓力嗎？

這是平均接觸壓力。實際接觸壓力在邊緣附近或粗糙表面上可能會有所不同。

為什麼面積較小時曲線上升得如此陡峭？

壓力與面積成反比。面積為零時，表示式無定義，因此模型不允許面積為零。