Was ist Spannung in einer Saite? Wie wird es auf molekularer Ebene hergestellt?

Ich kann die Spannungsrichtung nicht nachvollziehen. Warum ist die Spannungsrichtung an den Enden einer Schnur vom Objekt oder Masseblock weg?

Auch ich hatte viele Missverständnisse über Spannungen und hatte früher damit zu kämpfen. Nun, ich behandle es so: Spannung ist keine „zusätzliche Kraft“, die Sie lernen müssen. Da es masselos und nicht dehnbar ist, ist es einfach das Mittel zur Übertragung von Kräften zwischen 2 Objekten, die an den 2 Enden befestigt sind.

Stellen Sie sich 2 Objekte A und B vor, die mit einer masselosen, nicht dehnbaren Schnur aneinander gebunden sind. Beginnen Sie, A zu ziehen. Während Sie dies tun, wird die Schnur straff, A zieht B mit einer bestimmten Kraft, die gleich der Kraft ist, mit der B nach Newtons drittem Gesetz A zieht. Dies würde Ihre Frage nach der Spannungsrichtung in der Saite beantworten. Es zieht A zu B, weil B A zieht, und B zu A, weil A B zieht (das Kräftepaar des 3. Gesetzes zwischen A und B).

Nun, im gleichen Fall des Ziehens, wenn es einen masselosen Stab gegeben hätte, wäre der Effekt derselbe gewesen (nur beim Ziehen. Beachten Sie, dass es nicht funktioniert, wenn Sie A in Richtung B drücken, weil a Stange würde zwischen ihnen steif bleiben und eine Schnur würde schlaff werden) Eine undehnbare, masselose Schnur ist also genau wie ein "Verbindungsstück" zwischen 2 Objekten.

Beachten Sie, dass ich betone, dass die Saite masselos und nicht dehnbar ist. Wenn dies nicht der Fall ist, ist die Saite ein zusätzliches Objekt (z. B. C) zwischen den beiden Massen, und es gibt zwei weitere Paare von Kräften des dritten Gesetzes: Das zwischen A und C und ein weiteres (und eine andere Kraft) zwischen B und C.

Ihre zweite Frage wurde bereits von anderen beantwortet. Zusammenfassend ist eine Saite eine Ansammlung vieler Teilchen in einer Linie, die dazu neigen, aufgrund elektromagnetischer Kräfte in einem konstanten Abstand zu ihren Nachbarn zu bleiben (wenn es sich um eine undehnbare Saite handelt), und daher einfach die Kraft von Objekt A bis zum übertragen anderes Ende bei B. (Wenden Sie Newtons drittes Gesetz (edit: und auch zweites Gesetz) auf jedes Teilchenpaar in der Zeichenfolge zum besseren Verständnis an)

Die Spannungskraft liegt in der elektromagnetischen Kategorie der vier Grundkräfte.

Wenn Sie versuchen, eine Saite über ihre Länge hinaus zu dehnen, versuchen Sie tatsächlich, die intermolekularen Abstände zwischen den Atomen der Saite zu vergrößern. Atome enthalten geladene Teilchen (zunächst im Gleichgewicht) und wenn man sie mit äußerer Kraft stört, zeigen sie Widerstand (Gegenkraft). Diese entgegengesetzte Kraft, die elektromagnetischer Natur ist, ist die grundlegende Ursache für die Spannung in der Saite.

Für die Richtung ist es völlig gerechtfertigt, dass die Spannung (Gegenkraft) in entgegengesetzter Richtung der Dehnungstendenz aufgebracht wird.

An den Enden versuchen die Moleküle des Objekts, die Schnur zu dehnen, indem sie an ihrem Endmolekül ziehen, sodass die Schnur ihre Form wiedererlangen will und das Molekül vom Objekt wegzieht.

Mikroskopische Wechselwirkungen können als Federkraft auf sehr kleinem Maßstab angenähert werden.

Binden Sie ein Ende einer Schnur an eine Wand und ziehen Sie daran. Ziehen Sie so, dass es straff ist, und ziehen Sie noch etwas mehr. Die Saite dehnt sich wie eine Feder. Die Saite steht dann unter Spannung. Es wird gedehnt und übt wie eine Feder eine Kraft aus, um es wieder in eine ungedehnte Position zu bringen. An jedem Ende übt es eine Kraft auf sein Zentrum aus.

Im Gegensatz zu einer Feder hat eine Saite keine Druckfestigkeit. Drücken Sie auf die Enden einer Schnur und sie faltet sich einfach und gibt keinen Widerstand. Wenn Sie jedoch auf eine Feder oder sogar eine feste Stange drücken, wird sie zusammengedrückt, wodurch sie von ihrer Mitte nach außen gedrückt wird. Kompression ist negative Spannung.