¿Es la presión un vector?

Voy a decir “a veces”. Si observamos la presión en un fluido por un problema aerodinámico normal, como el flujo sobre un vehículo o a través de un motor, entonces la presión en un lugar va a actuar en todas las direcciones. Como no hay dependencia direccional, no hay razón para escribirlo como un vector, así que lo escribiremos como un escalar. Lo mismo cuando estamos hablando de presión de aire ambiente.

Pero si comenzamos a ver cómo actúa la presión en una superficie, entonces lo llamaremos un vector, porque ahora hay un componente direccional. La presión siempre actúa normal a una superficie. Pero como siempre se conoce su dirección de actuación, realmente no necesitamos escribirla como un vector.

Si complicamos aún más el problema, podemos observar flujos extremadamente enrarecidos, donde la distancia entre las moléculas es lo suficientemente grande en comparación con la longitud de interés del problema que realmente tenemos que considerar modelar las colisiones moleculares en lugar de tratar el flujo como un fluido Esto puede suceder cuando estamos viendo problemas muy pequeños, como MEMS y nanotecnología, o estamos viendo un problema cerca del borde del espacio, donde la densidad del aire es muy baja. En este caso, dependiendo de la distribución de las colisiones moleculares, podría tener una presión diferente que actúa en una dirección que en otra. Entonces deberías registrar la presión como un vector. Esto no sucede en un fluido de mayor densidad, porque la gran cantidad de colisiones moleculares suavizará la no uniformidad direccional y dará una presión escalar.

A algunos les gusta combinar presión y esfuerzo cortante en el tensor de esfuerzo, también llamado tensor de presión. Esto significa que la presión puede ser escalar, vectorial o tensor, según la situación.

Creo que hay que recordar que los escalares, los vectores y los tensores no son objetos físicos reales; Son construcciones matemáticas. Para usarlos, debe sentirse lo suficientemente cómodo con ellos como para elegir qué construcción usar según la información que necesita. Si se encuentra en una situación en la que no hay dependencia direccional, o la dependencia direccional se entiende lo suficiente como para que no haya razón para declararla, escríbala como un escalar. Si necesita registrar una dirección junto con una magnitud, use un vector. Si depende de la dirección de dos o más formas diferentes, use un tensor.

La presión es una escala porque su dirección siempre está definida. Siempre funciona perpendicular a la superficie. Por lo tanto, no necesita especificar la dirección.

No, pero la fuerza sumada que ejerce una presión sobre un área es un vector. Más específicamente, la presión es un escalar que actúa sobre un área que tiene un vector normal asociado. La fuerza ejercida por la presión es un vector obtenido multiplicando la presión escalar por el vector normal de la unidad de área.