장력

장력 (張力, tension)은 물체가 외부 힘에 의해 늘어나거나 잡아당겨질 때, 그 내부에 생기는 힘이다. 고체 내부에서 분자 또는 원자 간에 작용하는 인력의 총합으로 나타나며, 물체가 끊어지지 않고 형태를 유지하려는 저항력이라고 할 수 있다. 장력은 일반적으로 줄, 밧줄, 케이블 등과 같이 한 방향으로 길게 늘어진 물체에서 주로 고려되며, 이 물체를 따라 양 끝 방향으로 작용하는 힘의 크기로 정의된다.

장력의 특징

• 방향성: 장력은 항상 물체를 잡아당기는 방향으로 작용하며, 물체 내부의 각 지점에서 작용하는 방향은 그 지점에서의 변형 방향과 일치한다.
• 크기: 장력의 크기는 물체에 가해지는 외력의 크기와 관련이 있다. 외력이 클수록 장력의 크기도 증가한다. 다만, 물체가 평형 상태에 있다면 장력은 외력과 크기가 같고 방향이 반대이다.
• 단위: 장력의 단위는 힘의 단위와 동일하게 뉴턴(N)을 사용한다.

장력의 예시

• 줄다리기: 줄을 당기는 힘은 줄 내부에 장력을 발생시킨다.
• 엘리베이터: 엘리베이터를 들어 올리는 케이블은 엘리베이터의 무게를 지탱하기 위해 장력을 받는다.
• 현악기: 기타나 바이올린 등의 현을 튕기면 현에 장력이 발생하여 소리가 난다.

장력 계산

장력은 다양한 물리적 상황에서 계산될 수 있다. 간단한 경우에는 물체에 작용하는 힘들의 평형 조건을 이용하여 구할 수 있으며, 복잡한 경우에는 탄성체 역학의 원리를 적용해야 한다.