フックの法則の計算（ばね）

計算方法

フックの法則：F ＝ kx（k はばね定数、x は伸び）　弾性エネルギー ＝ 1/2 × k × x²

例：ばね定数200N/m、伸び0.1mなら、力は 200 × 0.1 ＝ 20N、弾性エネルギーは 1/2 × 200 × 0.01 ＝ 1Jです。

おもりをつるすときは、おもりの重さ F ＝ mg（m は質量、g は重力加速度）が、ばねを引く力になります。伸びは x ＝ F ÷ k で求めます。ばね定数は、ばねの硬さを表す値で、大きいほど伸びにくいばねです。

式の意味を説明します。ばねは、伸ばした長さに比例した力で元に戻ろうとします。その比例の強さがばね定数kです。だから力は、kと伸びのかけ算になります。弾性エネルギーは、伸ばしていく間の力を足し合わせた量です。力が0から増えていくので、平均をとると半分になり、1/2をかける形になります。

例：ばね定数300N/m、伸び0.15mなら、力は45N、弾性エネルギーは3.375Jです。

気をつけること。この関係は、ばねを伸ばしすぎない範囲でだけ成り立ちます。限度を超えて伸ばすと、元の長さに戻らなくなります。長さはm、力はNで入れてください。おもりをつるす場合は、重さがmgになるので質量から力に直して考えます。

出典：この計算は式の定義によるもので、参照する公的な資料はありません。