A nyomás definíciója
Ha egy test \(F\) erővel hat egy másik (kiterjedt, nem pontszerű) testre, akkor a kiváltott hatás nemcsak az \(F\) erőtől függ, hanem attól is, hogy az erő mekkora \(A\) felületen oszlik szét:
Azt, pontosan hogy "mennyire is oszlott szét az erő", az egységnyi felületre jutó erővel szokás jellemezni, amit \(p\) nyomásnak hívunk:
\[p=\frac{F}{A}\]
A nyomás mértékegysége:
\[[p]=\frac{[F]}{[A]}\]
\[[p]=\frac{\mathrm{N}}{\mathrm{m^2}}\]
de mivel macerás lenne ilyen bonyolult alakú mértékegységet használnunk, ezért ezt elneveztük egy Pascal nevű francia kutatóról (aki többek között 1648-ban elsőként mutatta ki kísérlettel a légnyomásnak a tengerszint feletti magasságtól való függését).
\[[p]=\frac{\mathrm{N}}{\mathrm{m^2}}\equiv \mathrm{pascal}=\mathrm{Pa}\]
A nyomás SI-egysége, a \(\mathrm{pascal}\) meglehetősen kicsi egység, \(1\ \mathrm{Pa}\) nyomást például egyetlen rétegnyi átlagos papír fejt ki az asztalra, a saját súlya miatt. A légnyomás \(\approx 100\ 000\ \mathrm{Pa}\) nagyságú.
Nyomás növelése kis felület révén
Ha nagy nyomást szeretnénk elérni, akkor ehhez az \(A\) felületet érdemes kicsire választani. Erre példa a tű és a kés, amikkel kis erő kifejtéssel is létrehozhatunk akkora nyomást, amit a testszövet már nem tud elviselni és átszakad:
A tűsarkú cipő tűsarka nagyjából \(1\ \mathrm{cm^2}\) felületű, így ha a viselője az egész testsúlyával egy sarokra nehezedik, akkor még \(50\ \mathrm{kg}\)-os testtömeg esetén is
\[p=\frac{mg}{A}\]
\[p=\frac{500\ \mathrm{N}}{1\ \mathrm{cm^2}}\]
\[p=\frac{500\ \mathrm{N}}{\mathrm{10^{-4}\ m^2}}\]
\[p=5\ 000\ 000\ \mathrm{Pa}\]
nyomást fejt ki a talajra, amitől egy puhább talaj drasztikusan összetömörödik, és a tűrarok mélyen elsüllyed:
Emiatt van, hogy a katonai (támadó) kézifegyverek lövedéke az elejénél hegyes, míg az önvédelmi kézifegyvereké tompa (persze egyéb különbségek is vannak, mint a lövedék anyaga, a lőpor mennyisége). Ugyanis a harctéren jó eséllyel "golyóálló" mellényen kell átfúródnia a lövedéknek, míg a városi életben, például egy rendőr ha fegyvert használ, nem lenne előnyös, ha a lövedék a bűnözőn könnyedén átfúródva még mögötte további embereket is megsebesítene:
Nyomás csökkentése nagy felület révén
Amikor egy meglévő nagy erőnél el akarjuk kerülni, hogy nagy nyomást hozzon létre, akkor az erőt nagy felületen kell eloszlatni. Ilyen például az utak védelme: az úttest anyaga a nagy nyomástól deformálódik, és hamar tönkremegy. Ezért a nehéz járművek (teherautók, buszok) esetében dupla kerekekkel és sok tengelyre szerelt sok kerékkel növelik az érintkezési felületet, hogy ne legyen túl nagy az úttestre ható nyomás. Természetesen a sok keréknek az is oka, hogy a tapadás jobb legyen, és hogy ha kevés kerék lenne, akkor egyre sok erő jutna, és szétdurranna a gumi.
