張力とは、ロープ、ひも、またはチェーンによって加えられる力です。テンションという言葉はラテン語の「伸ばす」を意味する言葉に由来し、物体がかなりの距離を隔てていても力を発揮する傾向を指します。ハスキー犬の群れが引く橇がその例です。
緊張
物理学では、張力は、紐、ケーブル、チェーン、または同様の物体によって、またはロッド、トラス部材、または同様の 3 次元物体の両端によって軸方向に伝達される引っ張り力として定義されます。あるいは、これらの要素の両端で作用する作用反作用の力のペアとして定義することもできます。張力は、圧縮の正反対と考えることができます。
一次元の緊張
1 次元の弦の張力はスカラー量です。緊張感は半端ないです。張力がゼロのとき、弦はたるみます。ロープと紐は、長さ寸法はあるが断面がないロープと紐とは異なり、質量がありません。弦に沿った張力は一定のままであるため、振動や滑車の場合のように、振動や滑車によって生成されない曲がりは発生しません。
これらは、ニュートンの第 3 法則に従って、それらが結ばれている物体によって紐またはロープの端に加えられる力です。弦の張力によって、弦が振動するときに生成される周波数が決まります。これらの周波数の計算には、ニュートンの運動の法則が使用されます。
三次元の緊張
ロッドやトラス部材などの 3 次元の連続した材料の端によって加えられる力は、張力としても知られています。応力がかかると、そのようなロッドは伸びます。応力 =断面積の軸力面積は、引張りよりも工学的な理由により関連性があります。これは、伸びの程度と破損の原因となる荷重の両方が、力だけではなく断面積あたりの力に依存するためです。面積あたりの引張力、または面積あたりの圧縮力は、テンソルと呼ばれる 3 × 3 のマトリックスであり、応力テンソルの要素は、面積あたりの引張力、または面積あたりの圧縮力であり、ロッドが拡張ではなく圧縮されます。
実生活での緊張の例
1.車のけん引:
車両をけん引するとき、緊張力はピンと張ったチェーンを介して取り付けられた車両に伝達されます。牽引機構に使用されるチェーンとワイヤーは、動力伝達を最大化するためにかさばりを最小限に抑えています。チェーンとプーリーの配置は、牽引車両のモーターからエネルギーを受け取ります。このエネルギーは牽引されている車両に接続され、オペレーターは車両を引っ張ることができます。
2.バケツの水を引く:
張力の最大の例の 1 つは、井戸からの水の抽出です。片方の端がバケットのハンドルにリンクされ、もう一方の端が滑車に結び付けられたロープを使用します。このロープが外力によって引き伸ばされると、張力が発生します。ロープは、バケツと井戸から水を回収しようとする人との間のエネルギー伝達の導管として機能します。その結果、張力とプーリーを適切に適用することで、操作が簡単になり、水をすばやく抽出できます。
3.計量:
計量は、ほぼすべての業界で使用されています。価格と数量を示すために、ほとんどの製品は重量で測定されます。これは通常、従来の計量天びんで行われます。計量器は棒の両端にひもでプレートを取り付けたものでできています。一方のプレートに測定する量を吊るし、もう一方のプレートに標準重量を載せます。機器が空中に持ち上げられると、両方のプレートの重量が比較されます。計量する量は、機器のバランスがとれていれば標準重量と同じです。張力は、計量手順を可能にする上で非常に重要です。
4.ジム設備:
張力は、フィットネス関連のサービスを提供するために、ラット プルダウン マシンやレジスタンス バンドなどのほとんどのジム機器で使用されます。ウェイトは、ユーザーの好みに合わせて調整できるラット プルダウン マシンのストリングの一端に取り付けられています。ワイヤーの反対側の端はハンドルに接続されています。これらのアプリケーションでは、質量の小さいストリングが使用されます。使用していないときでも、機器をぴんと張った状態に保ちます。同様に、レジスタンス バンドに張力と圧縮力を加えることで、さまざまなストレッチ運動を行うことができます。
結論
他の物体と接触するすべての物理的物体は、それに何らかの力を加えます。これらの接触力には、アイテムの種類に応じて名前が付けられています。力を生み出す物体の 1 つがロープ、ケーブル、またはチェーンである場合、それを張力と呼ぶことができます。
