장력

3. 3차원 연속체에서의 장력

3차원 연속체는 막대, 트러스와 같이 부피를 가진 물체를 의미한다. 이러한 물체의 양 끝에서 작용하는 힘을 설명하는 데 장력이 사용되며, 이는 음압과 유사하다. 장력을 받는 막대는 늘어난다.

3. 1. 변형력(응력)과의 관계

4. 평형 상태와 알짜힘

계가 평형 상태에 있을 때 모든 힘의 합은 0이다.^[1]

: $\backslash sum\; \backslash vec\{F\}\; =\; 0$

예를 들어, 속도가 일정한 상황에서 장력 ''T''의 실에 수직으로 내려가는 물체를 생각해 보자. 이 계는 일정한 속도를 가지므로, 물체를 위로 당기는 실의 장력이 물체를 아래로 당기는 무게 힘 mg(''m''은 질량, ''g''는 지구 중력에 의한 가속도)와 같기 때문에 평형 상태에 있다.^[1]

알짜힘은 물체에 불균형적인 힘이 작용할 때, 즉 모든 힘의 합이 0이 아닐 때 존재한다. 가속도와 알짜힘은 항상 함께 존재한다.^[1]

: $\backslash sum\; \backslash vec\{F\}\; \backslash ne\; 0$

예를 들어, 물체가 아래쪽으로 속도가 증가하면서(양의 가속도) 내려가고 있다면, 계 어딘가에 알짜힘이 존재한다.

질량이 각각 $m\_1$과 $m\_2$인 두 물체 A와 B가 마찰 없는 도르래를 통해 늘어나지 않는 실로 연결되어 있다고 가정했을 때, 물체 A에는 아래쪽으로 당기는 중력($w\_1=m\_1g$)과 위쪽으로 당기는 실의 장력 $T$ 두 가지 힘이 작용한다. 따라서 물체 A에 작용하는 알짜힘 $F\_1$은 $w\_1-T$이므로 $m\_1a=m\_1g-T$이다.

4. 1. 평형 상태

4. 2. 알짜힘이 존재하는 계

5. 현대 물리학에서의 장력

현대 물리학, 특히 특수 상대성 이론에서 쿼크 사이의 상호작용에 쓰이는 끈 모델이나 끈 이론과 같이 끈과 유사한 물체들은 장력을 가진다. 이 끈들은 세계면에 의해 분석되며, 에너지는 보통 끈의 길이에 비례한다. 이러한 끈의 장력은 늘어나는 정도와 무관하다.

5. 1. 상대성 이론과 끈

5. 2. 훅 법칙

참조

_[1] 서적 Tension Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics https://books.google[...] Brooks/Cole Cengage Learning 2008
_[2] 서적 Theoretical Mechanics of Particles and Continua https://books.google[...] McGraw-Hill 1980
_[3] 간행물 Design of Tension Members: Mechanical Properties and Block Shear Failure, Exercises of Civil Engineering https://www.docsity.[...] 2014-04-09
_[4] 문서 理学工学基礎物理学