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フックの法則が成り立たないときのお皿とは

高校の物理の実験で、フックの法則が成り立たない理由は 初張力であると聞きました。 成り立たせるにはお皿が必要であるとも聞きました。 私の知識不足なのか、なぜお皿があればフックの 法則が成り立つのかさっぱりわかりません・・・ だれか教えていただけたらと思います。

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noname#175206
noname#175206
回答No.1

 バネで隙間なく巻かれたものがあります。密着巻と呼ばれます。  たとえば、バネを作っている針金の太さ(直径)が0.5mmだとして、ピッチ(バネの針金中心間の距離)が0.3mmというバネを作ることができます。  もちろん、バネの針金が潰れて太さが0.3mmになるわけではなく、フックの法則通りになるバネの自然長が、たとえば3cmなのだけれど、バネの針金の太さのせいで5cmまで引き延ばされているような状態になっています。バネの針金同士が押し合っている状態です。  そういうバネだと、バネを伸ばそうとする力を、少しずつ増して行くと、最初は伸びなかったバネが伸びるようになります。  上記の例で言えば、本来の自然長が3cmのバネを5cmまで伸ばせるだけの力を加えるまではバネは伸びず、それ以降は伸びるようになります。  そういう密着巻のバネを、最初からフックの法則通りに伸びるようにするには、最初からある程度の力で引っ張っておく必要があります。バネを縦向きにして、下向きに伸ばす場合ですと、ある程度の重さの重りをぶら下げておくと、バネの針金が押し合っている状態ではなくなります。  そこからなら、重りの重さを計算に入れなければ、バネは加えた力に比例して伸びる、つまりフックの法則通りになります。  その適度な重りが皿だということでしょう。皿の重量を0として計算すれば、フックの法則通りにバネは伸びてくれて、皿に置いたものの重さを計るバネばかりにすることができます。

kosatokushi
質問者

お礼

丁寧にどうもありがとうございました。 何か皿と呼ばれる実験器具があると 思っていたのですが、どうやらただの お皿のようですね。 ということは別にお皿だけに 限定するのではなく、 適度な重さがあれば何でも 良いということなのでしょうか。 また高校の先生に確認してみます。 本当にありがとうございました。

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