まとめ
- 一方の量が増えると、もう一方の量も一定の割合で増える規則的な関係のことです。
- 化学変化における物質の質量比(定比例の法則)や、物理におけるばねののび(フックの法則)などで見られます。
- この関係をグラフに表すと、測定値は必ず原点(0)を通る直線の上に並びます。
解説
物質が化学変化を起こす際、反応に関わる物質の質量の間に一定の割合が成り立つことを「定比例の法則」と呼びます。例えば、銅を加熱して酸素と結びつける酸化の実験では、銅と酸素の質量比は常に4:1となります。同様に、マグネシウムと酸素の質量比は3:2です。このように決まった割合で反応が進むため、一方の物質の質量が分かれば、それと過不足なく反応するもう一方の物質の質量を計算によって正確に求めることが可能です。
また、物理分野における「フックの法則」も比例関係の代表例です。ばねに加わる力の大きさとばねののびは正比例の関係にあり、おもりの重さを2倍、3倍にすると、ばねののびも同様に2倍、3倍になります。滑車を介して力の向きを変えたり、複数のばねを直列や並列に組み合わせたりする複雑な構成であっても、各部分にかかる荷重を分析することで、全体の変位を導き出すことができます。
「比例」とは、片方のものの大きさが2倍、3倍になると、もう片方の大きさも同じように2倍、3倍になるという決まったルールのことです。
たとえば、理科の実験で使う「ばね」におもりをつるすとき、おもりの重さを2倍にすると、ばねののびる長さも2倍になります。また、金属を燃焼させるとき、金属の重さを2倍にすれば、くっつく酸素の重さも2倍になります。このように、世の中には「決まった割合」で変化するものがたくさんあります。
この関係をグラフにかくと、0の地点からまっすぐななめにのびる直線になります。この直線を調べれば、まだ実験していない重さのときに、どれくらい変化するのかを正確に予想することもできるのです。
ばねがのびるルールを見つけたのは、イギリスのフックという科学者です。実は、このルールはばねが強すぎて壊れたり、のびきってしまったりすると当てはまらなくなります。ルールが守られる「限界」があるのも、科学の面白いところですね。
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