一般小学生
まとめ
【定義】 おもりを何もつけていない状態の、ばね本来の長さ。物理学や力学において、ばねの変位を測定する際の基準点となる。
まとめ
自然長とは、外力が加わっていない定常状態におけるばねの長さである。フックの法則 $F=kx$ における変位 $x$ は、この自然長からの伸び、または縮みを指す。
解説
ばねに荷重をかけたり、圧縮したりすると、ばねはその形状を変化させる。この際、外力が一切作用していないときの長さを「自然長」と定義する。力学の計算において、ばねの全長 $L$ と自然長 $L_0$ の差である $L – L_0$（または $L_0 – L$）が「伸び」や「縮み」として扱われる。グラフ問題では、荷重が0のときのばねの長さが自然長に該当する。例えば、本データの例では15cmが自然長であり、そこから荷重を増やすごとに15cmからの増加分を測定することになる。弾性エネルギーの公式 $U = frac{1}{2}kx^2$ においても、変位 $x$ は自然長を原点として計算されるため、物理の問題を解く上ではまず自然長を特定することが不可欠である。
小学生のみなさんへ
ばねにおもりをつけたり、手でおしたりしていないときの、もともとの長さのことだよ。おもりをつるしてばねがのびたときは、「のびたあとの長さ」から「自然長」をひくと、どれだけのびたかがわかるんだ。理科のじっけんでばねののびを計算するときに、とても大切な長さだよ。
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