张力

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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.

张力(tension)乃是由一拉长、伸展的弦对施力者所做的反作用力。张力与弦的长度平行,方向朝弦

由于张力是力的一种,因此它的单位如同力,SI制是kg·m/s²。

张力也存在于弦的内部:若考虑把弦分成两个部分,则张力便是这两个部分互相对彼此作用(拉扯对方)的力。张力的大小决定弦是否断裂,因此张力也是振动(参见vibrating string英语vibrating string)的性质之一,而弦乐器则是靠调整弦的张力来调整其音高,并借由震动弦发出声响。

通常将弦绷紧,则张力也会增加。在拉长的长度够小时,虎克定律可以描述这个力的大小。

狭义相对论中的似弦物体(例如在一些模型中与夸克作用的)或现代弦论中的弦里也讨论张力。我们借由这些弦的世界面世界面)分析这些弦,它们的能量通常与它们的长度成正比。在这些弦中的张力与它的伸长量无关。

图中显示以绳子吊起一个球体的情况中所有的。当中的张力是绳子对支架产生的力 (F on scaffold by rope),绳子对球体产生的力 (F on the ball by rope) ,及平衡的绳子产生力和受力的力。

处于平衡状态的系统[编辑]

系统处于平衡状态时,所有力量的总和是零。

[1]

考虑右图系统中的一个球体,该球体被一条张力为T的绳子垂直吊下。此系统处于平衡状态,因为绳子的张力(把球体拉起的力)等于球体的重力,即是把球体向下拉的力。

[1]

处于有净力状态的系统[编辑]

相对于系统处于平衡状态,净力状态的系统是有一种方向的力所推动的,也就是说总力并不是零,而加速和力的方向总是相同的。

[1]

举例说,考虑到上图同一个系统,但假设球体开始向下方加速。因此在此状况,这系统存在了一个净力向某一个方向加速。这只向下加速的球体亦同时表明

[1]

在另一个情况,举例有两小球甲和乙分别有 的质量,它们分别连接在一条不可伸长的绳的头末两处,并且把绳的中端挂在一个无摩擦力的滑轮上。因此,在小球甲上有两种力施加在其身上;分别是其重量的重力把它推向下方()及由绳而来的张力将他推回上方。如果小球甲的质量比小球乙高,.,就会有一净力施加在小球甲身上,其净力可写成,因此

现代物理学的张力[编辑]

狭义相对论中的似弦物体(例如在一些模型中与夸克作用的)或现代弦论中的弦里也讨论张力。我们借由这些弦的世界面(世界面)分析这些弦,它们的能量通常与它们的长度成正比。在这些弦中的张力与它的伸长量无关。

参见[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.

外部连接[编辑]