Co to jest siła napięcia?

Zrozumienie siły i jej wpływu na przedmiot lub materiał jest ważne w konstrukcji każdego rodzaju. Trzy podstawowe typy sił mechanicznych to ciągnięcie, pchanie i ścinanie. Napięcie lub siła rozciągająca jest przykładem siły ciągnącej i jest zwykle mierzona w funtach (funtach) lub niutonach (N). Siła rozciągająca odgrywa rolę w wielu zastosowaniach fizyki, inżynierii mechanicznej i inżynierii lądowej.

Skutecznym sposobem na zrozumienie tego mechanizmu jest skorzystanie z przykładu liny lub kabla. Liny nie można użyć do przepchnięcia obiektu przez płaską powierzchnię. Sznurki, liny, kable i łańcuchy są stosowane w przypadkach, gdy wymagana jest siła ciągnąca. Zawieszenie ciężaru na końcu liny pociągnie za linę. Siła ciągnąca wytworzona przez ciężar nazywana jest siłą rozciągającą .

W tym przykładzie siła napinająca będzie oddziaływać na przeciwległe końce liny i mocno ją pociągnie. Siła jest przyłożona w kierunku liny. Przedmioty na obu końcach liny będą odczuwać siłę ciągnącą równą sile naciągu. Podobnie elementy mechaniczne stosowane do podparcia i wzmocnienia mostów i budynków są zwykle narażone na działanie siły rozciągającej. Należą do nich takie obiekty, jak kable, przewody, kolumny wsporcze i belki.

Obciążenie rozciągające spowoduje wydłużenie lub rozciągnięcie materiału. Bardzo elastyczny przedmiot, taki jak gumka, bardzo mocno się rozciągnie, gdy przyłożona zostanie siła napięcia. Mniej elastyczne materiały, takie jak tworzywo sztuczne i stal, również wydłużają się po przyłożeniu siły ciągnącej, ale w znacznie mniejszych ilościach.

Siła i ruch są powiązane poprzez Pierwsze Prawo Ruchu Newtona. Prawo to stanowi, że ciało pozostanie w spoczynku lub w jednolitym ruchu, chyba że zostanie zmuszone do zmiany tego stanu przez przyłożoną do niego siłę. Siła nacisku spowoduje, że obiekt poruszy się poprzez pociągnięcie. Prawo Newtona ilustruje prosty przykład wozu dziecka spoczywającego na płaskiej powierzchni. Wagon pozostanie w spoczynku, dopóki na uchwyt nie zostanie przyłożona siła zewnętrzna, co spowoduje ruch wozu.

Gdy przyłożona zostanie siła, spowoduje to wewnętrzne naprężenia w materiale. Jeśli siła jest wystarczająco wysoka, naprężenie wewnętrzne może stać się nadmierne i spowodować trwałe wydłużenie lub całkowite niepowodzenie. Zrozumienie naprężenia wywołanego przyłożoną siłą rozciągającą jest bardzo ważne przy wyborze materiałów do zastosowań w inżynierii mechanicznej i projektowaniu. Przyłożona siła musi być wystarczająco mała, aby uniknąć naprężeń wewnętrznych, które mogą spowodować trwałe odkształcenie lub awarię.