弾性エネルギー

jump.jpg (8690 バイト) gum.jpg (4864 バイト)


 例えば、ゴム鉄砲やジャンピングトイで遊ぶときを考えてみましょう。 輪ゴムが飛んだり、ジャンピングトイが飛び上がったりします。 このときは、明らかに輪ゴムやジャンピングトイは運動エネルギーなどのエネルギーを持っていますね。 しかし、エネルギーは何もないところから自然に発生すると言ったことはありません。 これらのエネルギーは、何らかの形でどこからか供給されたのです。 例えば、ゴム鉄砲で遊ぶときは、輪ゴムを先に引っ掛けて、指で引き金にかける必要があります。 エネルギーが供給されるのはこのときです。 このとき、指は輪ゴムに力を加えて動かして(伸ばして)いきます。 このときに指は輪ゴムに仕事をしたわけですから、その仕事がエネルギーとして蓄えられていても不思議ではありません。 このようなエネルギーを「弾性エネルギー」と呼びます。
fook0.gif (1821 バイト)   ここでは、例として、バネを伸ばすのに必要な仕事を考えてみましょう。 バネを伸ばすときは、力を加えて引きながら動かしますから、バネに対して仕事をしたことになります。 力が一定であれば、力と距離をかけるだけで良いのですが、バネを伸ばすにつれて、必要な力も大きくなってきます。 バネ定数をk.gif (856 バイト)、自然の長さからのバネの伸びをx.gif (847 バイト)とすると、バネを伸ばすのに必要な力f.gif (861 バイト)は、フックの法則にしたがって、
      f.gif (861 バイト)k.gif (856 バイト)x.gif (847 バイト)
となります。 このような時どうすれば良いか、次のページで考えてみましょう。

バネの弾性エネルギーについて計算します。


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