緊張の起源
まず第一に、私は緊張の定義と考えについて混乱しています。
たとえば、私の物理教科書では、緊張の概念は次のように書かれています。
「断面積がAのワイヤーがあり、その長さが$L_o$。ある点からワイヤーを吊るし、ワイヤーのもう一方の端にWの重りを吊るすと、Tの反発力が発生します。このTは張力と呼ばれます。「」
私にとって、これは私たちがどのような力を張力と呼ぶかを私に説明するだけですが、それは私にこの張力が正確に何であるか、またはそれがどこから来るのかを完全には説明しません。また、最初にすべての張力に次のようにラベルを付けることで、滑車の問題（滑車からぶら下がっているおもりの加速度を計算する）を行っています。$T_1$、 $T_2$、そして私の答えを得るために彼らといくつかの数学をします。しかし、これらの張力値がどこから来たのか、何であるのかさえ知らずに使用しているのは私を悩ませます。
私の考えは、張力はロープ、ゴム、ワイヤーなどの分子間の分子間結合から来るのではないかということでした。しかし、それでも、状況についていくつか異なる質問があります。例えば：
なぜロープや銅線を壁に押し付けることができないのですか？
2つの異なる力でワイヤーの両端を引っ張るとどうなりますか？
力は加えられた力に比例して増加しますか？一定の力を超えた後、なぜ断線するのですか？
緊張の概念は、日常の物（たとえば、コーヒーマグ、ガラス板など）に適用されますか？もしそうなら、ヒートマップや3D方程式のようなものを使用して、オブジェクトのすべてのポイントの張力を記述することができますか？[編集：より簡潔に言えば、1Dオブジェクト（文字列など）ではなく、2D（金属シートなど）および3Dオブジェクト（フットボールなど）にさまざまな量の張力を表示する数学的な方法はありますか]。
クリップや細いワイヤーのような金属製の物体を持っていくと。私はそれを複数回曲げることができ、最終的には2つに分かれます。以前は、古い回路基板からコンデンサを引き出すためにこれを行っていました。しかし、それはロープや紙のようなもので起こりますか？そうでない場合、なぜそれが起こらないのですか？（多分それは分子間力と様々な内部応力と関係がありますか？）
私が鉄の棒を持っていて、それを宇宙に投げ出したとしましょう。その鉄棒の応力分布は等しいですか、それとも不均一ですか、それともすべての点の応力がゼロになりますか？（ストレスゼロなどもありますか？）
回答
法線力のような張力は、分子間に作用する電磁力のほんの一面です。
1：ロープで何かを押すことはできません。そうしようとすると、ロープが曲がります。どうして ？
これを理解するために、磁石の例を見てみましょう。似たような極をどんどん近づけると、反発力がどんどん大きくなります（原子核を取り巻く電子雲が非常に接近し、クーロン力が増加するため）。また、磁石の同様の極を近づけると、以下に示すように、ほとんどの場合、横に押されることに気付いたかもしれません。
これはまさにロープの中で起こっていることです。分子を近づけようとすると、電子雲は原子核からの引力が少なくなり、互いに反発し合い、分子は互いに滑り、ほとんどの場合、この滑りによってロープが側面から曲がります。
2：2つの異なる力で引っ張ると、弦はその質量に応じて正味の力の方向に加速します。
3：はい、力はある程度外力に比例して増加します。外力をさらに大きくすると、分子間力はそれに応じて増加できません。
このように内部構造を視覚化することができます
伸ばそうとすると、分子間力はそれに応じて反応しますが、より大きな力を加えるとバネでさえ変形し、まさにこのように、分子間引力がそれに応じて上昇できず、物事（あなたの場合はストリング）が壊れることを知っています。
4：あなたがあなたの周りで固体として、あるいは液体または気体として見るものは何でも、それらはすべて電磁力の影響下にあります。固体の場合、分子は圧縮できますが、それほど多くはありません（すでに互いに非常に接近しているため）。これは、（特定の種類の固体では圧縮に気付くことができますが）簡単にはできません。この電磁力により、伸びて壊れたり伸びたりします。液体はより多く圧縮され、気体は最も多く圧縮されます。
5：ペーパークリップを曲げると、クリップを曲げているポイントから原子が分離されます。どうすればこれを知ることができますか？
何度も曲げると、まず端がクリップの他の部分よりも色がくすんでしまい、それを続けていくと、やがて壊れてしまうことに気づいたかもしれません。色のくすみは、原子が分離されており、光子を再放出する原子が少ないことを示唆しています。クリップを展開すると、原子は同じ以前のパターンで再配置できず、このようにしてクリップが弱まり始めます。ロープの場合、ロープ内の原子が元の位置に戻り、伸びやくすみがほとんど見られないため、発生しません。元の構造を取り戻すこの特性は、原子の性質と分子間力の程度に依存します。
以下の画像を検討してください
注：分子間構造の画像はここから取得されます。上記の2つの画像は非常に誇張されており、原子は互いに非常に接近しています。
それがお役に立てば幸いです🙂。
簡単な説明は次のとおりです。2つの分子がある程度離れている場合、それらの間にいくつかの引力があり、反発力を支配します。それらが近づき続けると、反発力は臨界距離に達するまで強くなり続け、力のバランスがとれます。
弦は、分子間の引力と反発力のバランスが取れているため、地面に横たわっているときは平衡状態にあります。弦をぴんと張った状態で引っ張ると、実際にはその分子がわずかに引き離され、反発力が減少します。そのため、弦に正味の内向きの力が発生します。力を増やし続けると、反発力が無視できるようになります。これで引力はそれ以上増加できなくなり、その後、弦が切れます。
弦が2つの異なる力で引っ張られた場合、 $10N$ 左から $2N$ 右から、その質量は $1kg$、それからそれは左に加速します $8 m/s$。張力はから直線的に増加します$2N$ 左端に $8N$ 右端に。
弦の分子構造は、一方向にのみ張力を与えることができるようなものです。ガラスのような日常の固体物体も、圧縮力だけでなく張力も示します。
全体的な張力は、何らかの刺激力（体重、引っ張り、外部など）に対する体の反力であり、次のような、より一般的な体の応力ベクトル場の特定のケースです。
そして、はい、張力は加えられた力に比例して増加します。圧力が適用されたときの材料が破断すると、到達/超える極限引張強度で測定し、$\text{Pa}$ ：
上記の応力-ひずみグラフでは、それは極値です（1）。