力(3)

一方を固定したつるまきばねを引っ張ると伸びます。または押すと縮みます。このもとのばねの長さ(自然長という)から伸びたり縮んだりするばねの特性を弾性といい、ばねにつながれた物体にばねが及ぼす力を弾性力と呼んでいます。弾性力はばねの両端で自然長に戻ろうとするはたらきをします。

弾性力の大きさを\(F\)[N]とすると、\(F\)[N]は自然長からの伸び(または縮み)の大きさ\(x\)[m]に比例します。このことを数式で表すと以下のようになります。 \[\large{F=kx}\] これをフックの法則といいます。また比例定数\(k\)をばね定数といい、各ばねに固有の値となっています。

フックの法則をグラフで表すと、原点を通る比例のグラフとなります。ここから、物体の質量と自然長からの伸びおよびばね定数のいずれか2つがわかれば、残りの1つも求めることができます。

問1.質量1.0Kgの物体をばねに取り付けたら、そのばねの自然長から0.35m伸びた。このばねのばね定数を求めよ。ただし、重力加速度は9.8m/s2とする。



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