为什么绳子不管怎么用力拉，中部都会下垂？
2024-11-19 阅读 28
更新于 2024年11月21日
假如一点都不下垂，不管水平方向用多大力Fⅹ和-Fⅹ拉，在垂直方向都没有力的分量，即Fy=0。那重力F地用什么平衡呢，所以一定会下垂一些，使Fⅹ和-Fⅹ不完全在水平线上，它们的合力产生一个抵消F地的向上的力。
因为现实世界不是理想模型。绳子自身有质量，在地球引力作用下有向下的重力。同时，绳子不是刚体，在侧面受力的时候会变形。所以，不论你用多大的力去拉，它一定会有下垂变形 - 哪怕你拉的是一条几厘米长的缝衣线，肉眼看上去笔直，但它也有下坠变形。
绳子不是刚体，无法抵抗弯矩，其结果就是只能通过拉力来平衡重力。而完全水平的力是没有竖向分量的，就无法平衡绳子自身的重力了，因此必然会有下垂。
绳子为什么不是刚体呢。那是因为绳子是一根根小纤维组成的，纤维之间没有办法有效的传递剪应力，形成不了一个有效的整体，没有办法传递剪力，就没有办法抵抗弯矩，导致绳子的刚度可以忽律不计。
如果想让绳子不下垂，那么可以用胶水，把绳子粘结成一个整体就可以了。
其实中学物理就已经学过的。画出绳子的受力分析图，你就能发现要让它被拉平需要无限大的拉力才行。显然，世上不会有能承受无限大拉力的绳子，所以你要么拉断了它，要么它还在下垂着。
刚体力学的解释：在刚体力学中，我们可以把绳子的重心设为一个点，产生一个向下的重力，如果两边拉力足够大时，重心点是不会下移的。
可惜绳子不是刚性（其实所有的材料都不是刚性）的，而是具有一定的柔性和可变形性的。
当绳子受到侧面的拉力时，它会变形以适应这种力。
这种变形使得绳子在中部更容易下垂，尤其是在受到较大拉力的情况下。
可以理解成：
绳子内部的拉力都是均匀地，每一段所受的力是均匀的。
由于重力的作用，绳子会在中部形成一个平滑的下垂曲线。
这种下垂曲线确保了绳子在各个点上的受力平衡，从而避免了局部断裂或其他不稳定状态。
