張力の公式と記号｜単位・向き・つり合いを解説

この記事の要点

張力の公式は、質量と重力加速度をかけた値です。

張力の単位はSI単位系で、NやｋNで表します。

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張力の公式は、質量と重力加速度をかけた値です。

張力の単位はSI単位系で、NやｋNで表します。

張力は、物理や建築の構造力学で使います。

今回は、張力の公式、意味、ｔとの関係、張力の向き、単位、つり合いについて説明します。

張力の意味は、下記が参考になります。

張力（ちょうりょく）とは？意味・向き・単位と応力・求め方を解説

単位荷重とは？N・kN・kN/m²の換算と構造設計での使い方

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張力の公式は？

張力の公式は、

T＝ｍ×a

です。Tは張力、ｍは物の質量、aは重力加速度です。下図をみてください。糸の先端に重りをつけました。重りの質量はｍです。糸は上側に固定してあります。このとき、糸には「張力」が作用します。

張力は、物を引っ張る力です。物の質量による外力、糸に作用する張力、糸の固定部分に生じる反作用力は、全て釣り合います。力が釣り合うとき、物体は静止します。物が重く、張力が大きくなると、糸が切れる可能性があります。

力のつり合い、作用力と反作用力の関係は、下記が参考になります。

力のつり合い

作用力とは？意味・反作用力との関係と力のつり合いの計算方法（ニュートンの第3法則）

なお、張力と反対向きの力を「圧縮力」といいます。圧縮力の意味は、下記が参考になります。

引張力と圧縮力の違いとは？符号・強度・記号（σt・σc）を解説

張力の公式とTの関係

張力の公式は、質量と重力加速度を掛けた値です。張力の記号は、Tで表します。これは、「Tension」のTです。Tensionは、和訳で張力を意味します。

建築の構造力学では、張力はブレースやケーブル、トラスの引張材に生じる軸方向の引張力として現れます。斜めに配置された部材では、外力を部材の方向に分解して張力を求めます。糸と重りの例と考え方は同じで、力のつり合いから求められます。

張力の公式と力の向き、力のつり合い

下図をみてください。質量ｍの重りを糸で吊ります。重力加速度をｇ1、次に糸を持つ手で、上側に糸を引っ張ります。この加速度をｇ2とします。糸に生じる張力を求めてください。

張力と力の向き

間違えやすい問題です。まず、重りの質量により、糸にはｍｇ1の張力が生じます。次に、糸を引き上げる加速度分の張力ｍｇ2が作用するのです。下図を見てください。矢印が張力の向きです。２つの張力が、糸に生じると理解できるでしょう。

張力の向きと矢印

張力の単位

張力の単位は、

ｋN

です。上記をSI単位系といいます。SI単位系の意味は、下記が参考になります。

SI単位系とは｜7つの基本単位と建築で使う組立単位・変換方法を解説

ニュートンと、質量、重力加速度の単位の関係を下記に示します。

張力（Ｎ）＝質量（Kg）×重力加速度（m / s2）

張力の公式を整理した表を示します。

項目	内容	備考
公式	T＝m×a	T：張力、m：質量、a：加速度
単位	N（ニュートン）またはkN	SI単位系
向き	物を引っ張る向き（引張方向）	圧縮力とは逆向き

まとめ

今回は張力の公式について説明しました。意味が理解頂けたと思います。張力は、物を引っ張る力です。張力の公式を覚えてください。荷重の単位や、SI単位系の理解も必要です。下記の記事も併せて参考にしてくださいね。

張力（ちょうりょく）とは？意味・向き・単位と応力・求め方を解説

単位荷重とは？N・kN・kN/m²の換算と構造設計での使い方

SI単位系とは｜7つの基本単位と建築で使う組立単位・変換方法を解説

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理解度チェック

張力とは何で、その公式・記号は？

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張力は物を引っ張る力です。公式は質量と重力加速度をかけた値で、T＝ma（Tは張力、mは質量、aは重力加速度）と表します。記号Tは「Tension（張力）」のTです。糸の先端に質量mの重りをつけると糸に張力が作用し、物の質量による外力・糸の張力・固定部の反作用力はすべて釣り合って物体は静止します。建築の構造力学ではブレースやケーブル、トラスの引張材に生じる軸方向の引張力として現れます。

張力の単位は？

答えを見る

張力の単位はSI単位系でN（ニュートン）やkNで表します。関係は、張力（N）＝質量（kg）×重力加速度（m/s²）です。なお張力と反対向きの力を圧縮力といいます。