まとめ
- おもりを吊るした際に、ばねが自然な状態の長さ（自然長）から増えた分の長さのこと。
- ばねに加わる力の大きさと「のび」は正比例の関係にあり、これをフックの法則と呼ぶ。
- ばね全体の長さから自然長を差し引くことで算出され、弾性限界内において一定の規則性を持つ。
解説
ばねに何も力を加えていないときの長さを「自然の長さ（自然長）」と呼びます。この状態からおもりを吊るしたり、手で引いたりしたときに、ばねが引き伸ばされた変化量が「のび」です。物理の計算においては「ばね全体の長さ（全長）」と「のび」を明確に区別することが不可欠です。基本式は「全長 ＝ 自然長 ＋ のび」となります。
ばねの重要な性質として、加える力の大きさと「のび」が比例する「フックの法則」があります。例えば、100gのおもりで2cmのびるばねに200gのおもりを吊るすと、のびは4cmになります。この比例関係は、ばねが元に戻らなくなる「弾性限界」を超えない範囲で成立します。また、滑車を介しておもりを吊るす場合でも、力の向きが変わるだけでばねに加わる力の大きさは変わらず、同様ののびが生じます。
ばねにおもりをつるしたときに、もともとの長さからどれだけ長くなったかという「ふえた分」の長さを「のび」といいます。理科のテストでは、「ばね全体の長さ」と、この「のび」をまちがえないようにすることがとても大切です。
ばねには、おもりが重くなればなるほど、のびも同じように大きくなるという決まりがあります。これを「法則」とよびます。たとえば、100gのおもりで2cmのびるばねなら、200gのおもりをつるすと4cmのびることになります。このように、重さが2倍、3倍になると、のびも2倍、3倍になることを「比例」といいます。
ばねを2本ならべておもりをささえる「並列」というつなぎ方では、1本のばねにかかる重さが半分になるので、のびも半分になります。逆に、たてに2本つなぐ「直列」では、それぞれのばねに同じ重さがかかるので、全体ののびは大きくなります。
ばねを横に引っぱったときも「のび」はおきます。カベに固定したばねを50gの力で引っぱるのと、2人で両がわから50gずつの力で引き合うのは、実はばねにかかる力はどちらも同じ50gになります。力がつり合っているから、のびも同じになるのです。
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