- まずはザックリ理解したい
- イメージを優先したい
- 苦手を克服したい
このような方向けに解説をしていきます。
【今回わかること】
- 弾性力の向きと大きさ
- フックの法則とはなにか
力についての基本事項をまだ確認してない方は、先に確認しておいてください。
まずはザックリ理解したい イメージを優先したい 苦手を克服したい このような方向けに解説をしていきます。 【今回わかること】 力の表し方 覚えなきゃいけない６個の力 それぞれ[…]
弾性力とは『ばねが元に戻ろうとするチカラ』
弾性力の向き
周りにばねがあれば、縮めたり伸ばしたりしてみてください。
無ければ想像でも大丈夫です。
- ばねを伸ばして手を離したら、ばねはどうなりますか？
- ばねを縮めて手を離したら、ばねはどうなりますか？
- ばねは縮んでもとの長さに戻った
- ばねは伸びてもとの長さに戻った
つまり、「向き」について次のようなことが分かります。
- ばねが伸びているときは、縮む向きに力が働く
- ばねが縮んでいるときは、伸びる向きに力が働く
①②のどちらにも当てはまるコトバで言い換えると、『ばねが元の長さに戻ろうとする向き』ということになります。
向きについては、深く考えずに直感的に考えて大丈夫です。
弾性力の大きさとフックの法則
縮むときも同じですが、ここでは伸びるときを例にイメージしていきましょう。
まず、１つ用語を覚えましょう。
問題文の中でよく出てくる言葉なので、必ず覚えておきましょう。
「自然」の「長」さで『自然長』なので、漢字からイメージできるようにしておけばシンプルです！
上の図では、
- 何もしていない元の長さの状態
- 引っ張って、少しばねを伸ばした状態
- さらに強く引っ張って、さらに伸ばした状態
という３種類を用意しました。
ここで注目してもらいたいのは、ばねが伸びれば伸びるほど、弾性力も大きくなるという点です。
小難しい言葉を使うと、弾性力はばねの伸びに比例すると言い換えられます。
この関係のことを『フックの法則』と言います。
中学理科などで、〇〇の法則と言われると「うっ・・・」と引いてしまうこともあったかもしれませんが、実際の意味はいたってシンプルです。
言葉やイメージだけでは式を作ることはできないので、文字でどう書くのかも整理しておきます。
- ばねが自然長から伸びた（もしくは縮んだ）長さを「\(ｘ\)」
- ばね定数（比例定数）を「\(ｋ\)」
この2つ文字を使って、弾性力の大きさは『\(ｋｘ\)』で表します。
ここで謎のコトバ「ばね定数」について説明しておきます。
「ばね定数」というものは、『ばねの硬さ』というイメージを持っておくと良いです。
- ばね定数が大きいばねは硬いばね
- ばね定数が小さいばねは柔らかいばね
弾性力の簡単な問題、動画での解説も見てみたいという方は、こちらで確認してみてください。
力学で覚えるほかの力も「向き」と「大きさ」を覚えておきましょう。
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