张力

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简介

这是一种可以通过各种可拉伸产品（如绳索、电线或细绳）传递的力。正如 Kim 等人（2021 年）所述，当这些产品受到作用于相对两端的力的拉伸时，就会表现出这种张力的特性。

产生的张力会贯穿整个电线、绳索或细绳。这种力在物体的两端拉动相等量的能量。

张力：定义

一般来说，张力与一种特定类型的作用力和反作用力相关，这些力作用在特定物体的两端。因此，可以确定，张力的方面与压缩的方面相反。

根据 Mittal 等人（2021 年）的说法，因此注意到张力在绳索或电线的两端都以类似的方式作用。正如 Merz 等人（2019 年）所述，当由于从相对两端拉动而导致一定量的力通过这些物体传递时，这些物体之间就会存在这种力。 **因此产生的张力会重新定向到整个电线中，并在物体的两端拉动大量的能量**（deutsch 2022）。

因此，可以确定张力被认为是一种拉力源。

在经典物理学中，绳索通常被认为是无质量的，因此当向一个人展示一根无质量的绳索时，可以观察到力以完美的方式从一端传递到另一端。根据 Rathnasabapathy 等人（2021 年）的说法，每根无质量的绳索都会受到大小相等、方向相反的张力。如果绳索连接到一个块上，并且系统被拉向一端，那么绳索显然会沿一个方向受到张力，并且由于从块获得的反作用力，它还会沿另一个方向受到张力。

张力作用于柔性物体，并且它只沿平行于该特定柔性介质路径的方向起作用。

图 1：张力

张力：公式

张力用特定的公式表示，即 $\mathrm{T\:=\:mg+ma}$。其中，T 与张力相关，以 N 为单位测量，m 是物体的质量，以 kg 为单位表示（forceinphysics 2022）。g 是重力，其值为 $\mathrm{9.8\:m/s^2}$，a 是加速度，以 $\mathrm{m/s^2}$ 表示。

图 2：张力

张力：示例

在各种物体中都注意到张力，它被认为是一个组成部分，并在日常生活的各个方面都有观察到。例如，当两辆卡车的挂钩通过钢缆连接到汽车上时，汽车被牵引（hk-phy 2022）。借助卡车形成的合力在钢缆的帮助下进一步传递到汽车，从而帮助拉动汽车。

在跳绳活动中会注意到张力，并且由个人的手臂产生的旋转力有助于在跳跃过程中保持张力。如果绳索上的力减小，绳索就会松弛。

图 3：拖车 - 张力

弓的使用体现了张力的原理，弓通常由木制成的柔性物体和一根紧紧绑在物体两端的绳子组成，有助于形成弓的 D 形，在拉动箭时，停留在物体中的张力会转移到绳子上，一旦松开，作用在绳子上的张力有助于箭的飞行运动。

在蹦床上跳跃时，人们可以体验到张力。当一个人试图跳到绑在金属物体上的柔性片上时，人的体重会向下压迫该片，而另一方面，张力有助于该片恢复到其原始形状，从而使人跳得更高。

张力的三个维度

张力用于描述从三维连续材料（如桁架或杆）的两端获得的力。

正如 Thomas 等人（2020 年）所述，这可以通过杆在张力下的膨胀来注意到。因此，这种应力是通过作用在横截面积单位上的轴向力获得的。

结论

张力作用于多种材料，在可拉伸材料中观察最为准确。因此，张力在绳索和弹簧等可拉伸材料中非常明显地观察到，这在作用于可拉伸物体两端的力中有所体现。然而，张力被发现是一种紧凑的力，这种力仅沿与所考虑的特定柔性介质拉伸平行的方向起作用。张力允许力在相对较大的距离内扩散，并且在幅度方面没有任何损失。此外，这种力有助于改变所施加力的方向。

常见问题

1. 张力如何作用于被拖曳的汽车？

拖车的挂钩连接到耐用钢缆的较长端。连接到汽车上的挂钩有助于卡车拉动汽车。卡车获得的张力通过钢缆传递，从而帮助拉动连接在其上的汽车。

2. 张力如何作用于蹦床？

蹦床由一个拉伸到金属物体上的柔性片制成。当一个人跳上蹦床时，身体的重量会向下压迫该片。张力起作用以保持柔性片的原始位置，从而使人跳得更高。

3. 什么是张量？

由作用在横截面积上的力确定的应力形成一个 3x3 矩阵。这种现象称为张量。

4. 一维弦的张力量是多少？

对于一维弦，张力是标量。但是，张力不是负量。