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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

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張力は、物の内部に生じる引き合う力のことです（主に垂直方向の内部力）。

物の内部に生じる力を応力と言います。

例えば、糸の先に重りを吊るします。

このとき、糸には張力が生じています。

今回は、張力の意味、向き、単位、応力との関係、求め方、張力の問題について説明します。

※応力については下記の記事が参考になります。

応力とは？意味・種類・記号と求め方、応力度との違い

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張力とは？

張力とは、物の内部に生じる引き合う力のことです。

建築では、「引張力」ともいいます。

例として、よく「糸」を使います。

糸は、引っ張る力に強い材料です。

糸の先に重りを吊るすと、糸が「ピン」と張りますね。

このとき、糸には「引きあう力（張力）」が生じています。

※張力と引張力は、ほとんど同じ意味です。

下記の記事が参考になります。

引張力と圧縮力の違いとは？符号・強度・記号（σt・σc）を解説

張力の向きと応力

張力は「引きあう力」と説明しました。単に「引っ張る力」と考えても良いです。下図をみてください。糸の先端（下側）に重りを吊るしました。重り付きの糸の上側を、手でつまんでいます。

糸はピンと張っていますね。糸の内部には矢印の向きに、力が作用しています。

矢印の向きで「逆じゃないか」と混乱した方はいますでしょうか。張力は「物の内部に生じる力」です。わかりやすいよう「外力」を追加した図を示します。

糸は、重りによる外力で下向きの力が作用します。糸は、外力と釣り合うため、「糸の内部に、外力と逆向きの力が作用する」のです。

また、重りが落ちないよう、上側は手でつまんでいます。これは、手から上向きの力を加えているのと、同じです。重りによる下側の力、手による上向きの力に「釣り合う力」が糸に生じます。

要は、

・外力と内力（応力）を混同しないこと

が、張力の向きを間違えない秘訣です。計算式や矢印の向きだけでなく、実現象をイメージすると間違いが減ります。下記の記事も参考にしてくださいね。

引張力と圧縮力の違いとは？符号・強度・記号（σt・σc）を解説

張力の単位

張力の単位は、

Ｎ

ｋＮ

が一般的です。建築では上記の単位を両方使います。構造計算をすると、ｋＮを使うことが多いです。扱う力が大きいからです。

ＮやｋＮの単位を、ＳＩ単位系といいます。ＳＩ単位系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

張力の求め方

張力の求め方は簡単です。下式で計算します。

Ｆ＝ma

Ｆは張力（Ｎ、ｋＮ）、mは重りの質量（ｋｇ）、aは重力加速度（ｍ／ｓ2）です。前述しましたが、単位はＳＩ単位系で表示します。ｋｇとＮの単位変換などは下記の記事が参考になります。

kN（キロニュートン）をkgに換算する方法｜1kN≒102kg・kgfとの関係も解説

張力の問題

実際に、張力の問題をときましょう。下図をみてください。重りの質量が5.0ｋｇで、重力加速度が10m/s2のとき、糸に生じる張力を計算してください。

簡単ですね。答えは、

張力＝5.0×10＝50Ｎ

です。

次の問題です。重りの質量が5.0ｋｇ、重力加速度が10 m/s2です。さらに、手を上側に2.0 m/s2の加速度で引張り、引き揚げました。糸に作用する張力を計算してください。

ここでも、外力と内力の関係を混同しないよう注意してください。「手を上側に引っ張る」ということは、糸への「張力が増える」と同じことです。

よって、

張力＝5.0×10+5.0×2＝60Ｎ

です。

張力を整理した表を示します。

項目	内容	備考
定義	物の内部に生じる引き合う力	内力（応力）の一種
単位	N、kN	建築ではkNが多い
計算式	F＝ma	m：質量、a：重力加速度

まとめ

今回は張力の意味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、物の内部に生じる引き合う力です。

建築では、引張力ともいいます。

張力は応力なので、力の向きに注意してくださいね。

ポイントは、外力と内力の違いを理解することです。

外力と内力の違いは、下記が参考になります。

応力とは？意味・種類・記号と求め方、応力度との違い

引張力と圧縮力の違いとは？符号・強度・記号（σt・σc）を解説

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プロフィール

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• 名前　ハナダユキヒロ/ミツメラボ代表.
• 2010年　弊サイトを開設
• 2010～2017年　国立大学大学院修了
• 2017年12月に当HPが書籍化。
• 「わかる構造力学」
• 2022年4月に「わかる構造力学」の改訂版出版。
• 「わかる構造力学(改訂版)」


• 10数年以上、建築の学問、研究、構造設計の実務に携わった経験を元に、未経験の方、建築関係の学生、社会人の方に役立つ知識を、分かりやすくお伝えします。


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