質問: (物理基礎・合成ばね定数) 直列の合成ばね定数の公式の導出についてです。 ネットに書いてあったのを見 (物理基礎・合成ばね定数) 直列の合成ばね定数の公式の導出についてです。 ネットに書いてあったのを見ながら公式の導出をしていたのですが、一部分からないところがありました。 線を引いたところで、伸びx1のばねとのびx2のばねと伸びx1+x2のばねを引っ張る力が全く同じ(f)になるのはどうしてですか? 伸びもばね定数も違うので全部引っ張る力は違うように思いました。
回答: no.1 です。 左の「2連ばね」で力を考えてみましょうか? ・まず、右から f の力でを右に引っ張ります。 ・ばねは x2 だけ伸びて、復元力 f=-k2*x2 で戻ろうと右の「手」を左に引っ張ります。でもばねの右側では「手の引く力」と「ばねの復元力」がつり合って動きません。 ・なので、k2のばねは「ばねの左側」から復元力 f=-k2*x2 で右に引っ張ります。こちらは k1 のばねを引っ張ることで動きます。 ・k1 のばねは、このようにして力 f で右に引っ張られます。k1 のばねは x1 だけ伸びて、復元力 f=-k1*x1 で戻ろうと右の「k2 のばね」を左に引っ張ります。k1 のばねとk2 のばねは、お互いに f の力で引っ張り合ってつり合い、動かなくなります。 ・なので、k1のばねは「ばねの左側」の壁を復元力 f で右に引っ張ります。壁は、釘の摩擦力 f で踏ん張ってつり合います。 こんな感じで、2つのばねは「ばねのつなぎ目」でそれぞれ「f」の力で引っ張り合い、k2 のばねの右側は「手」でfの力で右方向に引っ張られ、k1 のばねの左側は「釘と壁の摩擦力」によってfの力で左方向に引っ張られます。 各々のばねは、復元力が f=-k1*x1, f=-k2*x2 になる長さに伸びて、両側から引っ張られる力とつり合います。