Phương trình của lực căng của một sợi dây là trọng lượng cộng với tích khối lượng và gia tốc.
Căng thẳng là gì?
Mọi vật thể vật lý tiếp xúc với vật thể khác đều tác động lực. Tùy thuộc vào các đối tượng tiếp xúc, lực tiếp xúc có một tên khác nhau. Đối với dây, cũng như cáp và xích, lực được gọi là lực căng. Bất kỳ vật nào mà sợi dây được sử dụng để kéo, treo, đu hoặc hỗ trợ đều phải chịu lực căng. Vì dây thừng thường không được sử dụng để đẩy một vật thể nên lực căng về mặt này là một lực kéo. Lực kéo này có thể được tác động trong một khoảng cách nhất định, tương đương với chiều dài của sợi dây.
Nếu bạn gắn một sợi dây vào một vật và kéo nó, sợi dây sẽ bắt đầu căng ra và cuối cùng sẽ căng ra. Điều này là do nó đang bị căng thẳng. Nếu bạn giải phóng lực căng trên sợi dây bằng cách ngừng kéo, nó sẽ chùng xuống. Nếu lực căng trở nên quá lớn khiến sợi dây không thể kéo căng thêm nữa, thì cuối cùng nó sẽ bị đứt. Về mặt thực tế, điều này có nghĩa là bạn cần kiểm tra giới hạn căng của dây khi cố gắng nâng hoặc kéo một vật bằng nó.
Công thức tính lực căng không đổi bất kể cơ thể tác động lên dây hay cơ thể tác động lên. Đối với phương trình lực căng của một sợi dây, trọng lượng (W) bằng khối lượng của vật (m) nhân với gia tốc trọng trường (g). Do đó, phương trình cũng có thể được đưa ra dưới dạng T = mg + ma. Vì lực căng là một lực, các kết quả đưa ra thông qua công thức được biểu thị bằng niutơn và được ghi chú bằng ký hiệu N.
Căng thẳng trên một sợi dây có độ dài duy nhất
Đối với một sợi dây có chiều dài, lực căng của nó được xác định bởi lực tác dụng vào một trong hai đầu của nó. Bất kỳ sự thay đổi nào về khối lượng của vật mà sợi dây được gắn vào hoặc mức độ gia tốc ngay lập tức sẽ làm thay đổi lực căng của sợi dây. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến căng thẳng.
Lực hấp dẫn là nguồn cung cấp gia tốc không đổi, ngay cả khi sợi dây đứng yên. Trong công thức trước đây của T = mg + ma, "g" là gia tốc liên quan đến trọng lực của vật thể mà sợi dây được gắn vào trong khi "a" là bất kỳ loại gia tốc nào khác liên quan đến vật thể này. Khi một vật được treo bằng một sợi dây, trọng lượng của vật đó được coi là một loại gia tốc.
Gia tốc quay là một yếu tố khác được xem xét. Khi một vật được treo vào sợi dây và được quay theo chuyển động tròn đều thì xuất hiện lực hướng tâm. Vật quay càng nhanh thì lực hướng tâm do sợi dây tác dụng càng lớn để giữ cho vật chuyển động.
Ngoài ra, ma sát cũng phải được tính đến. Khi một sợi dây được sử dụng để kéo một vật dọc theo một bề mặt khác, chẳng hạn như mặt đất, ma sát xảy ra giữa bề mặt và vật đó. Điều này được chuyển sang sức căng của sợi dây.
Căng thẳng trên nhiều đoạn dây
Một sợi dây được sử dụng trong hệ thống ròng rọc được cấu hình để chỉ có một đoạn dây được tạo ra hai chiều dài. Dùng để nâng tải song song, cả hai chiều dài đều có lực căng như nhau. Khi nâng tải không song song qua hệ thống ròng rọc, lực căng của sợi dây thay đổi khi trọng lực tác dụng lên quả nặng thay đổi, cũng như lực kéo lên chiều dài thứ hai của đoạn dây.
