Канат, поднимающий или тянущий груз, испытывает натяжение - силу, определяемую массой груза и другими факторами. Вы рассчитываете это, определяя силу тяжести груза, плюс эффект любых ускорений и других сил, действующих на веревку. Хотя гравитация всегда действует «вниз», другие силы не могут; в зависимости от направления вы либо складываете их, либо вычитаете из силы тяжести, чтобы получить общее натяжение веревки. Физики используют метрическую единицу, называемую ньютоном, для измерения силы; натяжение веревки, на которой подвешен 100-граммовый груз, составляет примерно 1 ньютон.
Умножьте массу груза в килограммах на 9,8, чтобы получить ускорение силы тяжести в метрах в секунду в квадрате. В результате возникает направленная вниз сила в ньютонах, на которую приходится большая часть натяжения веревки. Например, если вы используете веревку для подвешивания пианино весом 200 кг, умножьте 200 кг на 9,8, получив 18 600 ньютонов - натяжение веревки.
Вычтите силу оставшегося веса на земле, если вы поднимаете объект с помощью веревки, но он еще не оторвался от земли; веревка не находится под полным натяжением, необходимым для подъема объекта. Например, вы с силой тянете за веревку, чтобы поднять пианино весом 200 кг, но оно не двигается. Если фортепьяно по-прежнему оказывает на землю силу в 500 ньютонов, вычтите ее из полной силы, 18 600 ньютонов. Натяжение веревки становится 18 600 - 500 = 18 100 ньютонов.
Умножьте ускорение груза вверх на его массу и прибавьте его к натяжению, создаваемому силой тяжести. Например, вы используете электрическую лебедку, чтобы поднять пианино весом 200 кг на пятый этаж здания; рояль ускоряется вверх со скоростью 1 метр в секунду в квадрате. Один метр на секунду в квадрате 200 кг равен 200 ньютонам. Если бы пианино висело, но не двигалось, натяжение было бы просто силой тяжести, 18 600 ньютонов. Если пианино ускоряется вверх, масса пианино сопротивляется перемещению, создавая направленную вниз силу, подобную силе тяжести. Добавьте 200 ньютонов к первоначальным 18 600, чтобы получить 18 800 ньютонов, что составляет полное натяжение.