張力

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9 men in the Irish champion tug of war team pull on a rope. The rope in the photo extends into a cartoon showing adjacent segments of the rope. One segment is duplicated in a free body diagram showing a pair of action-reaction forces of magnitude T pulling the segment in opposite directions,  where T is transmitted axially and is called the tension force. This end of the rope is pulling the tug of war team to the right. Each segment of the rope is pulled apart by the two neighboring segments, stressing the segment in what is also called tension, which can change along the length of a rope, as it may also change along the grip of each of the tug of war team members.

張力(tension)乃是由一拉長、伸展的弦對施力者所做的反作用力。張力與弦的長度平行,方向朝弦

由於張力是力的一種,因此它的單位如同力,SI制是kg·m/s²。

張力也存在於弦的內部:若考慮把弦分成兩個部分,則張力便是這兩個部分互相對彼此作用(拉扯對方)的力。張力的大小決定弦是否斷裂,因此張力也是振动(參見vibrating string)的性質之一,而弦樂器則是靠調整弦的張力來調整其音高,並藉由震動弦發出聲響。

通常將弦繃緊,則張力也會增加。在拉長的長度夠小時,虎克定律可以描述這個力的大小。

狹義相對論中的似弦物體(例如在一些模型中與夸克作用的)或現代弦論中的弦裡也討論張力。我們藉由這些弦的世界面world sheet)分析這些弦,它們的能量通常與它們的長度成正比。在這些弦中的張力與它的伸長量無關。

圖中顯示以繩子吊起一個球體的情況中所有的。當中的張力是繩子對支架產生的力 (F on scaffold by rope),繩子對球體產生的力 (F on the ball by rope) ,及平衡的繩子產生力和受力的力。

處於平衡狀態的系統[编辑]

系統處於平衡狀態時,所有力量的總和是零。

[1]

考慮右圖系統中的一個球體,該球體被一條張力為T的繩子垂直吊下。此系統處於平衡狀態,因為繩子的張力(把球體拉起的力)等於球體的重力,即是把球體向下拉的力。

[1]

處於有淨力狀態的系統[编辑]

相對於系統處於平衡狀態,淨力狀態的系統是有一種方向的力所推動的,也就是說總力並不是零,而加速和力的方向總是相同的。

[1]

舉例說,考慮到上圖同一個系統,但假設球體開始向下方加速。因此在此狀況,這系統存在了一個淨力向某一個方向加速。這隻向下加速的球體亦同時表明

[1]

在另一個情況,舉例有兩小球甲和乙分別有 的質量,它們分別連接在一條不可伸長的繩的頭末兩處,並且把繩的中端掛在一個無摩擦力的滑輪上。因此,在小球甲上有兩種力施加在其身上;分別是其重量的重力把它推向下方()及由繩而來的張力將他推回上方。如果小球甲的質量比小球乙高,.,就會有一淨力施加在小球甲身上,其淨力可寫成,因此

現代物理學的張力[编辑]

狹義相對論中的似弦物體(例如在一些模型中與夸克作用的)或現代弦論中的弦裡也討論張力。我們藉由這些弦的世界面world sheet)分析這些弦,它們的能量通常與它們的長度成正比。在這些弦中的張力與它的伸長量無關。

參見[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, Section 5.7. Seventh Edition, Brooks/Cole Cengage Learning, 2008.

外部連接[编辑]