【管理人おすすめ!】セットで3割もお得!大好評の用語集と図解集のセット⇒ 建築構造がわかる基礎用語集&図解集セット(※既に26人にお申込みいただきました!) フックの法則とは、弾性状態では応力とひずみが比例関係にあるという法則です。鋼では、弾性域ではフックの法則が成立しますが、降伏後は成立しません。今回はフックの法則の意味、公式、単位、応力とヤング率との関係について説明します。 ※比例関係、応力ひずみ関係、弾性と塑性の意味は、下記が参考になります。 比例関係とは?1分でわかる意味、グラフ、正比例との違い、負比例 応力ひずみ線図とは?1分でわかる意味、ヤング率と傾き、考察、書き方 塑性とは?1分でわかる意味、靭性、延性、弾性との違い、対義語、塑性変形能力との関係 100円から読める!ネット不要!印刷しても読みやすいPDF記事はこちら⇒ いつでもどこでも読める!広告無し!建築学生が学ぶ構造力学のPDF版の学習記事 フックの法則とは?
2× k [N] 。2つの場合は各10cmだけ伸びることになるから1つ当たりの弾性力は F ₂=0. 1× k [N] 。 そうしますと、2つつなげた場合の弾性力は2倍の 2× F ₂=0. 2× k [N] でしょうか? 違います。 直列接続のばねを伸ばしたときには各部分にまったく同じ力がはたらいています。途中が F ₂[N] ならどこもかしこも F ₂[N] です。ばねを伸ばして静止した状態というのは 力がつり合った 状態です。ばねの各微小部分同士が同じ力で引っ張り合ってるので静止しているのです。ミクロな視点でいえば、ばねを構成する原子たちがお互いを F ₂[N] で引っ張り合ってつり合って静止しているのです。同じ力ではないということは力のバランスがくずれて物体が動くということになってしまいます。ばねが振動してしまっているときなどがそうです。 ばね以外でも、たとえばピンと張って静止した1本の 糸でも同様 のことがいえます。端っこでも途中でもどの部分においても各微小部分同士は同じ力で引っ張り合ってつり合って静止しています。 というわけで2つつなげた場合の弾性力は 2× F ₂[N] ではなくて F ₂=0. 1×k [N] です。ばねが1つのときの F ₁=0.
バネBを8Nの力で引くと何cm伸びますか? バネAを3cmのばすには何Nの力が必要か? バネAとBではどちらの方が伸びやすくなってますか? 問1. グラフをかく まずはバネの伸びと力の表から、グラフをかいてみよう。 書き方は簡単。 たとえば、バネAなら、力の大きさが2Nのとき、バネの伸びは2cm、 力の大きさが4Nのとき、バネの伸びは4cmだ。 こんな感じで最低でも2つの点を打てればオッケー。あとはこの2点を直線で結んであげよう。 バネBも同じようにグラフを作ってやると、最終的にこんな感じになるはずだね↓↓ 問2. バネの伸びと力の関係は? バネの伸びは、バネに働く力が大きくなればなるほど大きくなってるね。 しかも、バネに働く力が2倍になれば、伸びも2倍になってる。 こういう関係のことを数学では、 比例(ひれい) と呼んでいたね。 このバネの伸びと力の関係を理科では「フックの法則」と呼んでいるんだ。 問3. バネに働く力から伸びを求める 3つ目の問いできかれているのは、 バネBに8Nの力を加えた時にどれくらいの伸びるのかってことだ。 つまり、 バネに働く力の大きさから、バネの伸びを計算しろ と言ってるね。 この手の問題は、最初に作ったグラフを見てやればいいね。 横軸のバネに働く力が8Nの時、縦軸がどうなってるのか追ってみると、 うん。 4cm になってるね。 ってことで、バネBに8Nの力を加えた時には4cm伸びるんだ。 問4. バネの伸びから力を求める 今度は問3の逆。バネの伸びからバネに働いている力を求めればいいんだ。 この問題もグラフを使って読み取っていくよ。 問いでは、 バネAを3cmのばすときの力 がきかれてるから、バネAのグラフの縦軸のバネの伸びが3cmの点を見つけてあげて、その時の横軸の値を確認してあげる。 すると、うん、 3N 問5. 伸びやすいバネはどっち? 最後に、バネの伸びやすさについて。 伸びやすいバネのグラフは 急になってるはずだ。 なぜなら、グラフが急になっていると、バネの力が増えた時に、同時に伸びが大きくなりやすいってことだからね。これはつまり、伸びやすいバネってこと。 練習問題でいうと、ばねA のグラフの方が急だから、伸びやすいのバネAだ。 フックの法則の完璧!あとは慣れ! 以上がフックの法則の基礎と問題の解き方だったね。 最後にもう一度復習しておこう。 フックの法則とは、 バネの伸び バネに働く力 の関係を表したもので、この2つは比例の関係にあるんだ。 フックの法則を使うと何が便利かっていうと、 バネの伸びから、そのバネに働く力の大きさがわかるってことだったね。 フックの法則をマスターしたら、水の中で働く力の、 水圧・浮力について 勉強していこう。 そんじゃねー Ken Qikeruの編集・執筆をしています。 「教科書、もうちょっとおもしろくならないかな?」 そんな想いでサイトを始めました。
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