ロープ や 電線 などの両端を持って垂らしたときにできる曲線は、 カテナリー曲線 と言われます。 重力と張力とのバランスがこのような曲線をつくります。 典型的なカテナリー曲線の方程式として、 次の式が有名です。

カテナリー曲線を描いている円柱ケーブルの線密度を
とします。重力加速度を g とします。 カテナリー曲線を描いている円柱ケーブルの両端に作用している張力の水平成分の大きさを
とします。カテナリー曲線の底点を原点とし、 左右対称になるような座標をとり、 カテナリー曲線の方程式を
とします。
カテナリー曲線を描いている円柱ケーブルの微小部分 ( 微小曲線分 ) の長さを
とします。微小曲線分の左端が存在する座標を
とします。微小曲線分の右端が存在する座標を
とします。微小曲線分の右端に働く張力の水平方向からの角度を
とします。微小曲線分の左端に働く張力の大きさは
になります。微小曲線分の右端に働く張力の水平方向の大きさは
になります。微小曲線分の右端に働く張力の鉛直方向の大きさは
になります。次の式たちが成り立ちます。


微小部分の鉛直方向の運動方程式 ( 力の吊り合いの式 ) は次のようになります。

より、
を代入すると、
の両辺を
で微分すると、

この式に
を代入して、
この両辺を
で積分すると、
の左辺は、 Maxima を使って求めると、 次のようになります。
これはさらに、 次のように変形することができます。


したがって、
は次のようになります。
また、
は次のようにもなります。
より

と
より、
これに
代入すると、

これがカテナリー曲線( 懸垂曲線 )の方程式です。
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