[ 高校物理 ] フックの法則(弾性体は外からの力に比例して伸びる)

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ここでは、高校物理で履修するフックの法則について掲載しています。比較的内容は理解しやすいと思います。暗記だけではなく、内容を正確に理解しておくようにしましょう。

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フックの法則

フックの法則は次式で与えられます。

F = k x

F:弾性力の大きさ [ N ]
k:ばね定数 [ N / m ]
x:ばねの自然長からの伸びや縮みの長さ [ m ]

もちろん無制限にどこまでも伸びるわけではありません。ばねの限界の範囲内での話に限ります。「ただし、イケメンに限る」などと同じです。

フックの法則を利用した身近なモノに秤などがあります。ばねの伸び縮みの流さで肉や魚の重さを測ります。最近ではデジタル化製品ばかりでばねを利用したアナログな秤は少なくなっていますね。

ばねに力がかかっていない時の長さを自然長と言い、引っ張って伸びたばねが元に戻ろうとする性質を弾性と言います。男性によってばねに働く力を弾性力といいます。

練習問題

質量100gのおもりをつけると、自然長から5cm伸びるばねのばね定数はいくつか?

解答例

質量100gの物体に働く力をニュートンに換算すると、0.98N  ・・・①

5cm は 0.05m ・・・②

①、②をフックの法則の式に代入してばね定数を求めます。

0.98 = k × 0.05

上の式を解いて k を求めると、ばね定数(k)は19.6 [ N / m ]

 

いかがでしたか?ちゃんと理解しておきましょう。簡単なようですが、公式の丸暗記だけだと焦っているときなどは意外と正解することが難しかったりしますよ。ニュートン [ N ] と (キロ)グラム [ kg ] などの換算もポイントです。弾性力の大きさ [ F ] は、力の大きさであり、重さであるとは限りません

 

なお、この法則を発見したのは、ロバート・フックさんでイギリスの物理学者であり、生物学者でもあります。ピーターパンに出てくるフック船長とは全く関係がありません。

わたしには全く関係ない!

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