ばねののび

一般小学生

まとめ

解説

ばねののびとは、力を加えていないときの長さである「自然長」を基準として、荷重によって変化した長さの差分を指します。物理学において、ばねには変形した状態から元の形に戻ろうとする「弾性力」が働きます。このとき、弾性限界内であれば、ばねののびは加えた力の大きさに正比例します。これを「フックの法則」と呼びます。

計算やグラフの読み取りでは、「ばね全体の長さ」と「ばねののび」を区別することが極めて重要です。グラフの縦軸が「のび」であれば、おもりの重さがゼロのときにのびもゼロになるため、グラフは原点を通る直線になります。一方、縦軸が「全体の長さ」である場合、おもりの重さがゼロのときの値は「自然長」を示し、グラフはy軸上の切片を持つ直線となります。

コラム

ばねを途中で切断して長さを半分にした場合、同じ重さのおもりをつるしたときの「のび」も半分になります。また、複数のばねを直列につなぐか並列につなぐかによって、全体ののび方は変化します。直列につなぐとそれぞれのばねに同じ力がかかるため全体ののびは大きくなり、並列につなぐと力が分散されるため全体ののびは小さくなります。入試問題では、浮力圧力の計算と組み合わせて出題されることも多いため、力のつり合いを意識して解くことが求められます。

小学生のみなさんへ

ばねにおもりをつるすと、ばねは長くのびます。このとき、もともとの長さからどれだけ長くなったかを表すのが「ばねののび」です。

ばねには、おもりが重くなればなるほど、のびる長さも同じように増えていくという決まりがあります。たとえば、10グラムのおもりで2センチのびるばねなら、20グラムのおもりにすると4センチのびます。これを「比例ひれ」といいます。

テストでまちがえやすいのは、「ばね全体の長さ」と「ばねののび」を混同こんどうしてしまうことです。計算するときは、今の長さから、何もつるしていないときの長さを引くのを忘れないようにしましょう。

ルラスタコラム

ばねを半分に切ると、どうなるでしょうか?実は、半分に切ったばねに同じおもりをつるしても、のびる長さは半分にしかなりません。ばねが短くなると、それだけ「強く」なって、のびにくくなるという性質せいしつがあるのです。

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