張力

定義

張力とは、糸やロープのような柔らかい物体が引っ張られているとき、その内部に生じる力であり、物体の両端を引き寄せる向きにはたらく力である。

イメージ

糸で物体をつるしたとき、その糸はピンと張る。このとき、糸の中では常に引っ張り合う力が働いている。この力が張力であり、糸のどの部分でも同じように伝わると考える。

例えば、天井から物体を糸でつるすと、糸は物体を上に引き上げようとする力を伝える。この力が張力である。

数式

静止している物体に対しては、力のつり合いより

\[T = mg\]

と表される場合がある。

ここで、\(T\) は張力（N）、\(m\) は質量（kg）、\(g\) は重力加速度（m/s²）である。

また、加速度がある場合は運動方程式より

\[T - mg = ma\]

のように表される。

ここで、\(a\) は加速度（m/s²）である。

ポイント

• 張力は糸に沿った方向に働き、押す力ではなく引く力としてのみ働く
• 軽くて伸びない糸では、張力は糸のどの位置でも同じとみなす
• 加速度がある場合は、張力と重力のつり合いではなく運動方程式で考える