高校物理

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5分でわかる!フックの法則

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この動画の要点まとめ

ポイント

フックの法則

高校物理 運動と力41 ポイント

これでわかる!
ポイントの解説授業
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今回から計3回の授業で ばねにはたらく力 について学習していきましょう。第1回のテーマは フックの法則 です。中学校の理科で学習した フックの法則 をみなさんは覚えていますか?

ばねが自然長に戻る力=弾性力

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ばねの左端を壁にくっつけ、ばねの右側におもりを取り付ける状態をイメージしてください。伸びてもいない、縮んでもいない自然な状態のばねの長さは 自然長 と言いましたね。このばねの自然長から、x[m]右側におもりを引っ張るときを考えます。

高校物理 運動と力41 上図

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このとき、ばねが物体に及ぼす力はどちら向きになるかわかりますか? ばねは右側に引っ張られているので、自然長に戻ろうとしますね。上図のばねの例では、 自然長に戻る方向 、つまりおもりに対して左向きの力がはたらくのです。このようにばねが物体に向かって及ぼす力を 弾性力 と言います。

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それでは逆にばねを伸ばさず、自然長からx[m]左側に縮めた場合はどうなるでしょうか。

高校物理 運動と力41 下の図のみ

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このときも、ばねは自然長に戻ろうとしますね。おもりに対して右向きの力がはたらくのです。

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弾性力は、ばねが自然長に戻ろうとするときに発生する力 なのです。覚えにくい人は「自然に帰れ!」と覚えましょう。

ばねにはたらく力の大きさはフックの法則で求める

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では、ばねの伸びまたは縮みがx[m]のばねには、いったいどれだけの弾性力がはたらくのでしょうか。おもりにはたらく弾性力をF[N]とするとき、実は 弾性力Fは伸びや縮みの大きさx[m]に比例 します。

POINT
高校物理 運動と力41 ポイント
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kはばね定数 と呼ばれるもので、ばねごとに定まった値になる 比例定数 です。 ばね定数の単位 は、F[N]÷x[m]より [N/m] と表されます。ばねの力が伸びや縮みに比例するという法則は、発見した17世紀の物理学者フックにちなんで フックの法則 と名付けられています。

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弾性力の向きばねが自然長に戻る方向 であること、また、 弾性力の大きさフックの法則F=kx を用いて求めることをしっかりおさえましょう。

Suzuki

この授業の先生

鈴木 誠治 先生

知識ゼロからでもわかるようにと、イラストや図をふんだんに使い、難解な物理を徹底的にわかりやすく解きほぐして伝える。

フックの法則
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