장력

이 줄의 끝부분은 줄다리기를 하는 사람들을 오른쪽으로 잡아당기고 있다. 줄의 각 부분은 이웃한 두 부분을 장력으로 잡아당기고 있다. 줄다리기를 하는 사람들이 줄을 잡는것처럼 장력은 줄의 길이에 따라 달라질 수 있다.

장력(Tension, 張力, 문화어: 켕김힘)은 물리학에서 끈, 체인, 막대 등 1차원적 1차원 연속체의 한 점에 걸리는 힘이다. 다른 말로 질량을 길이의 함수로 보았을 때 길이에 대해 미분한 양이 된다. 질량이 없는 경우 장력은 모든 끈에 균일하다. 장력은 언제나 끈의 방향과 나란하다. 물리학에서 장력은 힘이 아니지만 힘의 단위를 가지며 뉴턴(N)으로 측정된다. 보통의 일반 역학에서 대부분 장력을 계산할 때 끈의 무게는 무시할 만큼 작다고 가정한다.

개요

장력은 줄이나 물체의 끝부분에서 그 줄이나 막대에 연결되어 있는 물체에 대해 연결부에서 줄의 방향으로 힘을 가한다. 줄에 연결된 물체의 계에서는 두 가지의 기초적 가능성이 존재한다. 가속도가 0이여서 계가 평형상태에 있거나 가속도가 있지만 계의 알짜힘은 일정한 경우이다. 원자수준에서 원자나 분자는 전자기적 인력을 갖는데 원자나 전자를 잡아당겨 멀어지게 하면 전자기 퍼텐셜 에너지를 갖게 되며 이는 곧 장력을 만들어낸다. 장력은 줄이나 막대의 늘어난 길이를 복구시키기 위해 서로 붙어있는 물체를 잡아당기게 한다. 줄이 당겨질 때 줄을 구성하는 입자간의 당기는 힘으로 인해서 퍼텐셜 에너지가 증가한다. 장력의 존재 덕분에 현악기가 탄생할 수 있었다. 피아노와 하프시코드를 비롯한 타현악기와 모든 현악기는 장력과 탄성력의 존재로 소리를 낼 수 있다. 자전거의 체인, 혹은 전차와 중장비에 들어가는 무한궤도같이 불연속적인 조각 마디들로 이루어진 물체들에도 장력이 작용한다. 체인이나 궤도가 이탈하는 사고를 막기 위해서는 팽팽함에 영향을 주는 장력을 조절하는 게 중요하다. 줄이 팽팽하지 않아도 장력은 존재한다. 줄을 잡아 당길 때 양쪽 끝이 완전히 팽팽해지지 않더라도, 자신이 잡아당기고 있는 부위를 다른 부위가 따라오기 때문에 이것은 장력의 증거이다. 장력이 없으면 따라 오지 않을 것이다. 10N의 물체를 실에 걸었을 경우 실에 작용하는 장력 또한 10N이며 실을 20N으로 잡아당겼을 경우 실에 작용하는 장력은 역시 20N이 된다.

참고자료

• 〈장력〉, 《위키백과》

같이 보기

• 힘

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