復元力は単振動に必要な力です。

この復元力を式で表すと

F=-Kx

xは物体の変位で、
係数は負の値-Kです。

物体がばね定数Kのばねに
接続されて単振動する場合と
同じ式になります。

係数のマイナスですが、
これは絶対に忘れてはいけません。

もし忘れたら
全く違う性質の力になってしまいます。

その理由を考えてみましょう。

F=-Kx
という式の性質を考えてみます。

はじめに物体が原点にあって
自然長でばね定数Kのばねに
つながっていたとする。

この状態から
物体をxだけ正の方向に
動かしたとしよう。

ばね・・・| | | | | | | | | | | | と、
物体・・・●の様子です。

自然長の状態
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | |●


自然長からxの伸びた状態
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |●


するとばねは伸びるから、
縮もうとする方向に
Kxという大きさの弾性力が物体に働きます。

このときの弾性力の方向は
“縮もうとする方向”だから
物体を動かした方向とは逆向きで、
負の向きになります。

物体は正の位置にいるが、
力は負の方向に働く。


これ、非常に大事なことです。

※式としては、-Kx(>0) となります。

さて、今度は物体を
ばねが自然長の状態から
押してみましょう。

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自然長の状態
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | |●


自然長からx縮んだ状態
|||||||||||||||||||●


物体は負の位置にいて、
ばねは縮んで物体には
正の向きに力が働きます。

つまり、こういうことです。

物体は負の位置にいるが、
力は正の方向に働く。


※式としては、-K(-x)=Kx(>0) となります。

以上から、

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