張力
張力也存在於弦的內部:若考慮把弦分成兩個部分,則張力便是這兩個部分互相對彼此作用(拉扯對方)的力。張力的大小決定弦是否斷裂,因此張力也是振动(參見vibrating string)的性質之一,而弦樂器則是靠調整弦的張力來調整其音高,並藉由震動弦發出聲響。
張力(tension)乃是由一拉長、伸展的弦對施力者所做的反作用力。張力與弦的長度平行,方向朝弦
由於張力是力的一種,因此它的單位如同力,SI制是kg·m/s²。
通常將弦繃緊,則張力也會增加。在拉長的長度夠小時,虎克定律可以描述這個力的大小。
在狹義相對論中的似弦物體(例如在一些模型中與夸克作用的弦)或現代弦論中的弦裡也討論張力。我們藉由這些弦的世界面(世界面)分析這些弦,它們的能量通常與它們的長度成正比。在這些弦中的張力與它的伸長量無關。
處於平衡狀態的系統
系統處於平衡狀態時,所有力量的總和是零。
考慮右圖系統中的一個球體,該球體被一條張力為T的繩子垂直吊下。此系統處於平衡狀態,因為繩子的張力(把球體拉起的力)等於球體的重力,即是把球體向下拉的力。
處於有淨力狀態的系統
相對於系統處於平衡狀態,淨力狀態的系統是有一種方向的力所推動的,也就是說總力並不是零,而加速和力的方向總是相同的。
舉例說,考慮到上圖同一個系統,但假設球體開始向下方加速。因此在此狀況,這系統存在了一個淨力向某一個方向加速。這隻向下加速的球體亦同時表明。
在另一個情況,舉例有兩小球甲和乙分別有 和 的質量,它們分別連接在一條不可伸長的繩的頭末兩處,並且把繩的中端掛在一個無摩擦力的滑輪上。因此,在小球甲上有兩種力施加在其身上;分別是其重量的重力把它推向下方()及由繩而來的張力將他推回上方。如果小球甲的質量比小球乙高,.,就會有一淨力施加在小球甲身上,其淨力可寫成,因此 。
現代物理學的張力
在狹義相對論中的似弦物體(例如在一些模型中與夸克作用的弦)或現代弦論中的弦裡也討論張力。我們藉由這些弦的世界面(世界面)分析這些弦,它們的能量通常與它們的長度成正比。在這些弦中的張力與它的伸長量無關。
参考资料
- Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, Section 5.7. Seventh Edition, Brooks/Cole Cengage Learning, 2008.