Die Gleichung für die Spannung in einem Seil ist das Gewicht plus das Produkt aus Masse und Beschleunigung.
Was ist Spannung?
Jedes physische Objekt, das mit einem anderen in Kontakt steht, übt Kräfte aus. Abhängig von den berührenden Objekten hat die Kontaktkraft einen anderen Namen. Bei Seilen wird die Kraft wie bei Seil und Kette als Zug bezeichnet. Jedes Objekt, das zum Ziehen, Aufhängen, Schwingen oder Stützen des Seils verwendet wird, unterliegt Spannung. Da Seile normalerweise nicht zum Schieben eines Gegenstandes verwendet werden, ist Zug in dieser Hinsicht eine Zugkraft. Diese Zugkraft kann über eine gewisse Distanz ausgeübt werden, die der Länge des Seils entspricht.
Wenn Sie ein Seil an einem Gegenstand befestigen und daran ziehen, beginnt sich das Seil zu dehnen und wird schließlich gespannt. Das liegt daran, dass es unter Spannung steht. Wenn Sie die Spannung am Seil lösen, indem Sie aufhören, daran zu ziehen, wird es schlaff. Wird die Spannung zu groß, sodass sich das Seil nicht weiter dehnen kann, reißt es irgendwann. In der Praxis bedeutet dies, dass Sie die Spannungsgrenze des Seils überprüfen müssen, wenn Sie versuchen, einen Gegenstand damit anzuheben oder zu ziehen.
Die Formel für die Spannung bleibt unabhängig vom Körper, der auf das Seil einwirkt oder auf den Körper einwirkt, gleich. Für die Spannungsgleichung in einem Seil ist das Gewicht (W) gleich der Masse des Objekts (m) multipliziert mit der Erdbeschleunigung (g). Aus diesem Grund kann die Gleichung auch als T = mg + ma angegeben werden. Da Spannung eine Kraft ist, werden die Ergebnisse der Formel in Newton ausgedrückt und mit dem Symbol N gekennzeichnet.
Spannung auf einer einzigen Seillänge
Bei einer einzelnen Seillänge wird die Spannung durch die Kräfte bestimmt, die an beiden Enden des Seils wirken. Jede Änderung der Masse des Objekts, an dem das Seil befestigt ist, oder die Höhe der Beschleunigung ändert sofort die Spannung im Seil. Es gibt verschiedene Faktoren, die die Spannung beeinflussen.
Die Schwerkraft ist eine Quelle konstanter Beschleunigung, auch wenn das Seil still steht. In der vorherigen Formel von T = mg + ma ist "g" die Beschleunigung in Bezug auf die Schwerkraft des Objekts, an der das Seil befestigt ist, während sich "a" auf jede andere Art von Beschleunigung in Bezug auf dieses Objekt bezieht. Wenn ein Objekt an einem Seil aufgehängt wird, zählt das Gewicht des Objekts als eine Art Beschleunigung.
Rotationsbeschleunigung ist eine weitere Überlegung. Wenn ein Objekt an einem Seil hängt und in einer Kreisbewegung herumgeschwenkt wird, tritt Zentripetalkraft auf. Je schneller sich das Objekt dreht, desto höher ist die Zentripetalkraft, die vom Seil ausgeübt wird, um das Objekt in Bewegung zu halten.
Auch Reibung muss berücksichtigt werden. Wenn ein Seil verwendet wird, um ein Objekt entlang einer anderen Oberfläche, beispielsweise dem Boden, zu ziehen, tritt Reibung zwischen der Oberfläche und dem Objekt auf. Dies wird auf die Spannung des Seils übertragen.
Spannung bei mehreren Seillängen
Ein Seil, das in einem Flaschenzugsystem verwendet wird, ist so konfiguriert, dass zwei Seillängen mit nur einem Stück hergestellt werden. Zum Heben paralleler Lasten haben beide Längen die gleiche Spannung. Beim Heben von nicht parallelen Lasten über ein Flaschenzugsystem ändert sich die Spannung des Seils, wenn sich die Schwerkraft auf das Gewicht ändert, ebenso wie die Zugkraft auf das zweite Seilstück.
