Ein Verständnis der Kraft und ihrer Wirkung auf ein Objekt oder Material ist bei Konstruktionen jeglicher Art wichtig. Die drei Hauptarten mechanischer Kräfte sind Ziehen, Drücken und Scheren. Zug oder Zugkraft ist ein Beispiel für eine Zugkraft und wird typischerweise in Pfund (lbs) oder Newton (N) gemessen. Zugkräfte spielen in vielen Anwendungen der Physik, des Maschinenbaus und des Bauingenieurwesens eine Rolle.
Ein effektiver Weg, diesen Mechanismus zu verstehen, ist das Beispiel eines Seils oder Kabels. Ein Seil kann nicht verwendet werden, um einen Gegenstand über eine ebene Fläche zu schieben. Schnüre, Seile, Kabel und Ketten werden dort eingesetzt, wo eine Zugkraft erforderlich ist. Wenn Sie ein Gewicht an das Ende des Seils hängen, wird das Seil gezogen. Die durch das Gewicht erzeugte Zugkraft wird als Zugkraft bezeichnet.
In diesem Beispiel wirkt die Zugkraft auf die gegenüberliegenden Enden des Seils und zieht es fest. Die Kraft wird in Richtung des Seils aufgebracht. Gegenstände an beiden Enden des Seils erfahren eine Zugkraft, die der Zugkraft entspricht. In ähnlicher Weise sind mechanische Komponenten, die zum Tragen und Verstärken von Brücken und Gebäuden verwendet werden, häufig dieser Art von Kraft ausgesetzt. Dazu gehören Objekte wie Kabel, Drähte, Stützpfeiler und Träger.
Eine Zugbelastung führt dazu, dass sich ein Material dehnt oder dehnt. Ein sehr flexibler Gegenstand, wie beispielsweise ein Gummiband, dehnt sich stark, wenn eine Zugkraft ausgeübt wird. Weniger flexible Materialien wie Kunststoff und Stahl dehnen sich auch bei Zugkraft aus, jedoch in viel geringeren Mengen.
Kraft und Bewegung sind durch das erste Newtonsche Bewegungsgesetz verbunden. Dieses Gesetz besagt, dass ein Körper in Ruhe oder in gleichförmiger Bewegung verbleibt, es sei denn, er wird durch eine auf ihn ausgeübte Kraft gezwungen, diesen Zustand zu ändern. Eine Zugkraft bewirkt, dass sich ein Objekt durch Ziehen bewegt. Das Newtonsche Gesetz wird anhand eines einfachen Beispiels eines auf einer ebenen Fläche ruhenden Kinderwagens veranschaulicht. Der Wagen bleibt in Ruhe, bis eine äußere Kraft auf den Griff ausgeübt wird, wodurch sich der Wagen bewegt.
Wenn eine Kraft ausgeübt wird, führt dies zu inneren Spannungen im Material. Wenn die Kraft hoch genug ist, kann die innere Spannung zu groß werden und zu einer dauerhaften Dehnung oder einem vollständigen Ausfall führen. Bei der Auswahl von Werkstoffen für Maschinenbau- und Konstruktionsanwendungen ist es sehr wichtig, die Spannungen zu verstehen, die durch eine aufgebrachte Zugkraft erzeugt werden. Die aufgebrachte Kraft muss ausreichend gering sein, um innere Spannungen zu vermeiden, die zu bleibenden Verformungen oder zum Auftreten von Ausfällen führen können.