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• 方法1/2：一本鎖の引張力を決定する
• 方法2/2：複数のストランドの引張力を計算する

物理学では、引っ張る力は、ロープ、コード、ケーブル、または同様のオブジェクトまたはオブジェクトのグループに作用する力です。ロープ、コード、ケーブルなどで引っ張られたり、吊り下げられたり、支えられたり、揺れたりするものはすべて、引っ張る力を受けます。すべての力と同様に、張力はオブジェクトを加速したり、オブジェクトを変形させたりする可能性があります。引張力を計算する能力は、物理学の学生だけでなく、エンジニア、建築家にとっても重要なスキルです。安定した家を建てる人は、特定のロープやケーブルが、たるんだり倒れたりしないように、物体の重さの引っ張り力に耐えられるかどうかを知る必要があります。いくつかの物理システムで引張力を計算する方法を学ぶために記事を読み始めてください。

ステップ

方法1/2：一本鎖の引張力を決定する

1. 1 スレッドの両端の力を決定します。 与えられた糸、ロープの引っ張り力は、両端でロープを引っ張る力の結果です。私たちはあなたに思い出させます 力=質量×加速度..。ロープがぴんと張っていると仮定すると、ロープから吊り下げられた物体の加速度または質量が変化すると、ロープ自体の張力が変化します。重力の一定の加速を忘れないでください-システムが静止している場合でも、そのコンポーネントは重力の作用の対象です。与えられたロープの引っ張り力はT =（m×g）+（m×a）であると仮定できます。ここで、「g」はロープで支えられているオブジェクトの重力加速度であり、「a」はオブジェクトに作用するその他の加速。
   • 多くの物理的な問題を解決するために、 完璧なロープ -言い換えれば、私たちのロープは細く、質量がなく、伸びたり折れたりすることはできません。
   • 例として、1本のロープを使用して木製の梁から荷物を吊り下げるシステムを考えてみましょう（画像を参照）。荷物自体もロープも動きません-システムは静止しています。その結果、荷重のバランスをとるには、張力が重力と等しくなければならないことがわかります。つまり、引っ張り力（F_NS）=重力（F_NS）= m×g。
     • 荷重の質量が10kgであるとすると、引張力は10kg×9.8m / s = 98ニュートン。
2. 2 加速を考慮してください。 ロープの引っ張り力に影響を与える可能性のある力は重力だけではありません。加速によってロープ上のオブジェクトに加えられる力は、同じ効果を生み出します。たとえば、ロープやケーブルから吊り下げられた物体が力によって加速される場合、その物体の重量によって生成される引張力に加速力（質量×加速度）が追加されます。
   • この例では、10 kgの重りがロープに吊るされており、木製の梁に取り付けられる代わりに、1 m / sの加速度で上に引っ張られているとします。この場合、次のように、負荷の加速度と重力の加速度を考慮する必要があります。
     • NS_NS = F_NS + m×a
     • NS_NS = 98 + 10kg×1m / s
     • NS_NS = 108ニュートン。
3. 3 角加速度を考慮してください。 中心と見なされる点（振り子のような）を中心に回転するロープ上の物体は、遠心力によってロープに張力をかけます。遠心力は、ロープを内側に「押す」ことによってロープが生成する追加の引っ張り力であり、負荷が直線ではなく弧を描いて移動し続けるようにします。物体の動きが速いほど、遠心力は大きくなります。遠心力（F_NS）はm×v / rに等しくなります。ここで、「m」は質量、「v」は速度、「r」は荷重が移動する円の半径です。
   • 遠心力の方向と値は、物体の動きや速度の変化によって変化するため、ロープの総張力は常に中心点でロープと平行になります。重力が常にオブジェクトに作用し、オブジェクトを引き下げることを忘れないでください。したがって、オブジェクトが垂直方向にスイングしている場合は、完全な張力がかかります 最強 円弧の最低点（振り子の場合、これは平衡点と呼ばれます）で、オブジェクトが最大速度に達したとき、および 最も弱い オブジェクトの速度が低下するにつれて、円弧の上部に表示されます。
   • この例では、オブジェクトが上向きに加速しているのではなく、振り子のように揺れていると仮定します。ロープの長さを1.5mとし、スイングの最低点を通過するとき、負荷は2 m / sの速度で移動します。アークの最低点で最大の張力を計算する必要がある場合は、最初に、静止状態（98ニュートン）のように、この点で荷重が等しい重力圧力を受けているかどうかを確認する必要があります。追加の遠心力を見つけるには、次のことを解決する必要があります。
     • NS_NS = m×v / r
     • NS_NS = 10 × 2/1.5
     • NS_NS = 10×2.67 = 26.7ニュートン。
     • したがって、総張力は98 + 26.7 =になります。 124.7ニュートン。
4. 4 重力による引っ張り力は、荷重がアークを通過するときに変化することに注意してください。 上記のように、遠心力の方向と大きさは、物体が揺れるにつれて変化します。いずれにせよ、重力は一定のままですが、 重力による正味の引張力 変化もあります。揺れる物体が いいえ 弧の最下点（平衡点）では、重力によって引き下げられますが、引っ張る力によって斜めに引き上げられます。このため、引っ張る力は、重力の全体ではなく、重力の一部に抵抗する必要があります。
   • 重力を2つのベクトルに分割すると、この状態を視覚化するのに役立ちます。垂直に揺れる物体の弧の任意の点で、ロープは平衡点と回転の中心を通る線と角度「θ」をなします。振り子が揺れ始めるとすぐに、重力（m×g）は2つのベクトルに分割されます-平衡点の方向に弧に接線方向に作用するmgsin（θ）と張力に平行に作用するmgcos（θ）力が、反対方向に。張力はmgcos（θ）（それに向けられた力）にのみ抵抗できますが、すべての重力に抵抗することはできません（すべての力が同じである平衡点を除く）。
   • 振り子を垂直から15度傾けると、1.5 m / sの速度で移動するとします。次のアクションによって引張力を見つけます。
     • 引力と重力の比（T_NS）= 98cos（15）= 98（0.96）= 94.08ニュートン
     • 遠心力（F_NS）= 10×1.5 / 1.5 = 10×1.5 = 15ニュートン
     • フルテンション= T_NS + F_NS = 94,08 + 15 = 109.08ニュートン。
5. 5 摩擦を計算します。 ロープによって引っ張られ、別のオブジェクト（または流体）の摩擦による「ブレーキ」力を受けるオブジェクトは、この効果をロープの張力に伝達します。 2つのオブジェクト間の摩擦力は、他の状況と同じ方法で計算されます。次の方程式を使用します。摩擦力（通常はFと表記されます）_NS）=（mu）N、ここで、muはオブジェクト間の摩擦力の係数であり、Nはオブジェクト間の通常の相互作用力、またはオブジェクトが互いに押し合う力です。静止時の摩擦（静止しているオブジェクトを動かそうとした結果として発生する摩擦）は、移動中のオブジェクトを強制的に動かし続けようとした結果として発生する摩擦（運動の摩擦）とは異なることに注意してください。
   • 10 kgの荷物が揺れなくなったとしましょう。現在、ロープで水平に牽引されています。地球の動きの摩擦係数が0.5で、負荷が一定の速度で動いていると仮定しますが、1m / sの加速度を与える必要があります。この問題により、2つの重要な変更が発生します。1つは、ロープが重量を支えていないため、重力に関連して引っ張る力を計算する必要がなくなったことです。次に、摩擦と負荷の質量の加速による張力を計算する必要があります。次のことを決定する必要があります。
     • 通常の力（N）= 10kg＆×9.8（重力による加速度）= 98 N
     • 運動の摩擦力（F_NS）= 0.5×98N = 49ニュートン
     • 加速力（F_NS）= 10kg×1m / s = 10ニュートン
     • 総張力= F_NS + F_NS = 49 + 10 = 59ニュートン。

方法2/2：複数のストランドの引張力を計算する

1. 1 プーリーで垂直平行ウェイトを持ち上げます。 ブロックは、ロープの引っ張り力の方向を逆にすることができる吊り下げられたディスクで構成される単純なメカニズムです。単純なブロック構成では、ロープまたはケーブルは吊り荷からブロックまで伸び、次に別の荷まで下がるので、ロープまたはケーブルの2つのセクションが作成されます。いずれの場合も、両端が異なる大きさの力で引っ張られても、各セクションの張力は同じになります。ブロック内に垂直に吊り下げられた2つの質量のシステムの場合、引張力は2g（m₁） （NS₂） / （NS₂+ m₁）、ここで、「g」は重力加速度、「m₁「最初の物体の質量です」m₂»は2番目のオブジェクトの質量です。
   • 次のことに注意してください。物理的な問題は、 ブロックは完璧です -質量、摩擦がなく、破損したり、変形したり、それらを支えるロープから分離したりすることはありません。
   • ロープの平行な端に2つの重りが垂直に吊り下げられていると仮定します。 1つの荷物の質量は10kgで、もう1つの荷物の重量は5kgです。この場合、以下を計算する必要があります。
     • T = 2g（m₁） （NS₂） / （NS₂+ m₁)
     • T = 2（9.8）（10）（5）/（5 + 10）
     • T = 19.6（50）/（15）
     • T = 980/15
     • T = 65.33ニュートン。
   • 1つのウェイトが重いため、他のすべての要素が等しいため、このシステムは加速し始めます。したがって、10 kgのウェイトが下に移動し、2番目のウェイトが強制的に上昇します。
2. 2 平行でない垂直ストリングを備えたブロックを使用してウェイトを一時停止します。 ブロックは、引っ張る力を上または下以外の方向に向けるためによく使用されます。たとえば、負荷がロープの一方の端から垂直に吊り下げられ、もう一方の端が負荷を対角線面に保持している場合、ブロックの非平行システムは、最初の点との角度を持つ三角形の形を取ります。ロード、2番目とブロック自体。この場合、ロープの張力は、重力と、ロープの対角部分に平行な引っ張り力の成分の両方に依存します。
   • 負荷が10kg（m）のシステムがあるとします。₁）、垂直に吊り下げられ、5 kg（m₂）60度の傾斜面にあります（この傾斜は摩擦を与えないと考えられています）。ロープの張力を見つけるための最も簡単な方法は、最初にウェイトを加速する力の方程式を書くことです。次に、次のように動作します。
     • 吊り荷は重く、摩擦がないので、下向きに加速していることがわかります。ロープの張力は上向きに引っ張られ、合力F = mに対して加速します。₁（g）-T、または10（9.8）-T = 98-T。
     • 傾斜面の荷重が上向きに加速することがわかっています。摩擦がないので、張力によって荷重が平面に引き上げられ、引き下げられることがわかります。 それだけ あなた自身の体重。傾斜したものを引き下げる力の成分はmgsin（θ）として計算されるので、この場合、合力F = T--mに対して加速していると結論付けることができます。₂（g）sin（60）= T-5（9.8）（0.87）= T-42.14。
     • これらの2つの方程式を等しくすると、98-T = T-42.14が得られます。 Tを見つけて2T = 140.14を取得する、または T = 70.07ニュートン。
3. 3 複数のストランドを使用してオブジェクトを吊るします。 結論として、オブジェクトが「Y字型」のロープシステムから吊り下げられていると想像してみましょう。2本のロープが天井に固定され、荷重がかかった3番目のロープが来る中心点で合流します。 3番目のロープの引っ張り力は明らかです-重力またはm（g）による単純な引っ張り。他の2本のロープの張力は異なり、システムが静止していると仮定すると、垂直位置では上向きの重力に等しく、水平方向ではゼロの力になります。ロープの張力は、吊り下げられた荷物の重量と、各ロープが天井からたわむ角度によって異なります。
   • Y字型のシステムで、底部の重りの質量が10 kgで、2本のロープで吊り下げられていると仮定します。1本は天井から30度、もう1本は60度です。各ロープの張力を見つける必要がある場合は、張力の水平成分と垂直成分を計算する必要があります。 Tを見つけるには₁ （ロープの張力、傾斜は30度）およびT₂ （そのロープの張力、その傾斜は60度です）、あなたは決定する必要があります：
     • 三角法の法則によれば、T = m（g）とTの関係₁ およびT₂ 各ロープと天井の間の角度の余弦に等しい。 Tの場合₁、cos（30）= 0.87、Tについて₂、cos（60）= 0.5
     • 下部ロープの張力（T = mg）に各角度の余弦を掛けて、Tを求めます。₁ およびT₂.
     • NS₁ = 0.87×m（g）= 0.87×10（9.8）= 85.26ニュートン。
     • NS₂ = 0.5×m（g）= 0.5×10（9.8）= 49ニュートン。