【問題】壓力是向量??


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向量在物理上來說就是有方向的力吧

例如下圖

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那為何不能算向量呢???

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向量在物理上來說就是有方向的力吧

例如下圖

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那為何不能算向量呢???

就如同你所畫的圖

方向是四面都有的不是嗎??

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二階張量是矩陣,一階張量才是向量

也就是說,壓力「不只是」向量,它還會影響更多東西

簡單的說,當你施加壓力在一塊方塊海綿上時

迎向壓力那邊會向下凹,而側邊四個面會向外膨脹

所以單單用向量表示是不夠的

一個x方向的壓力造成的是x,y,z三個方向的變化

因此要用矩陣,也就是二階張量來表示這個線性變換的效果

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一般在應用的時候

把壓力當成純量就非常足夠了

實際上 大多數的人也不會與張量有什麼關係

因為這門知識 是需要一點時間去學習的 並不是馬上看就能馬上理解的

壓力是二階張量 在某個特定的座標系下 有矩陣的表示形式

我想這些文字敘述 在一些書上可能會出現之類的 但其實意義不大

若真有興趣的人 就我目前認知

可以去尋找 與物理數學有關的書 裡頭談張量的部份

或是 找一些廣義相對論的書 裡面會對這數學有些介紹

我們可以這樣看

向量的推廣是張量

張量的某一特性是向量

其實真正用來定義向量/張量的

是用變換來描述

以往你所熟悉的三維向量或張量的定義

簡單地說

就是一組數字 在不同座標系之間的變換

若這變換滿足特定的形式 就是張量了

若真有興趣探討什麼是張量

建議大家 先思考什麼是向量 向量的定義是什麼

(我們先考慮三維空間裡頭那些我們熟悉的

不要跟線性代數裡頭定義的向量搞混了 雖然線代裡頭也能定義張量..這有點扯遠了)

高中所學 有方向有大小的量 就是向量 這樣的描述其實是錯的 (但直觀就是了)

PS.

設目前考慮維度N維

則在某一選定座標系下

純量只有一個數字

向量有N個數字

二階張量有N^2個數字

等等 以此類推

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所謂的一般是指高中程度的一般阿

也不用看什麼廣義相對論

大學程度的古典力學講到形變和轉動就全都是張量了

壓力本來就不是一種力,而是一種描述形變作用的工具

一個三維物體,維度兩兩互相作用,於是有3^2種排法,就是二階張量

就像轉動慣量其實也是個二階張量,因為它是聯繫角動量和角速度之間的關係

只是在高中幾乎不會討論到角速度和角動量不平行的狀況,才把它當純量看阿

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張量可以說是某些向量對實數系的線性映射

而向量的數量就是張量的階數

壓力之所以為二階張量,主要就是我們考慮的不只是力的向量

也要考慮作用面的法向量

而因為對應的結果為實數(為純量),故在高中階段就將壓力視為純量即可

一般的線性代數不會提到張量,屬於多重線性代數"Multilinear Algebra"的領域

在物理上為了討論問題的方便,會選擇適當的座標系來描述

然而物理事實不應該因為選定不同的座標系而改變

故引用張量,是不隨座標系的變換而改變的量

會用到張量的領域

大概就是古典力學,廣義相對論,電動力學以及多重線性代數,微分幾何

至於廣義相對論我不推薦為拿來學張量的參考書

因為相對論所討論的時空結構非常抽象,還必須要有微分幾何中流形"manifold"的概念

(其實古典力學也需要流形概念,尤其是Poisson幾何和symplectic流形)

這些東西必須要有相當的基礎以後才有辦法去理解

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  • 4 weeks later...
二階張量是矩陣,一階張量才是向量

也就是說,壓力「不只是」向量,它還會影響更多東西

簡單的說,當你施加壓力在一塊方塊海綿上時

迎向壓力那邊會向下凹,而側邊四個面會向外膨脹

所以單單用向量表示是不夠的

一個x方向的壓力造成的是x,y,z三個方向的變化

因此要用矩陣,也就是二階張量來表示這個線性變換的效果

但是不同的物體對壓力會有不同的應變

那麼要張量的表達法"寫出"一個壓力

單單壓力的量值是不夠的

還要有受力體的特性

是這樣嗎???

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  • 1 month later...
  • 1 month later...

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