弾性力と弾性エネルギー(弾性力による位置エネルギー)の違いは?弾性力と復元力の違いは?

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高校物理や科学的な解析を行う時などに、よく専門用語が出てくることがあります。

これらの用語を理解していないと各処理ができないことが多く、きちんと学んでおくことが大切です。

例えば、物理の力学の分野で頻出の「弾性力」「弾性エネルギー(弾性力による位置エネルギー)」「弾性力と復元力の違い」の意味と違いについて解説していきます。

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弾性力と弾性エネルギー(弾性力による位置エネルギー)との違い?

ばねに関係する物理の問題として、弾性力という言葉がでてくることがあります。

この弾性力とは、ばねが自然長の状態から引っ張られ伸びた際(もしくは縮んだ際)に元に戻ろうとする力ののとを指します。力であるために、この弾性力の単位は基本的にN(ニュートン)やkgf(キログラム重)で表されます。

なお、弾性力とはフックの法則と呼ばれる以下の式で表されます。そして、ばね定数kが一定の場合、伸びた分の長さ、もしくは縮んだ分の長さに比例して、大きくなったり小さくなったりするのです。

一方で、弾性エネルギーとは、エネルギーという言葉がついているように弾性力が生じることによって溜められていた仕事量(エネルギー)を表しているわけです。別の言い方では、弾性力による位置エネルギーともいいます。

そのため、弾性エネルギーの単位はJ(ジュール)やcalとなるのです。

かつ弾性エネルギーは、バネの自然長からの伸びや縮みxやバネ定数kを用いますと、1/2kx2という式で求められることも覚えておくと、いいです。

このように、弾性力と弾性エネルギーには違いがあるのです。

弾性力と復元力の違いは?意味は?

なお弾性力と似た言葉として、復元力というものかありますが、弾性力と復元力の違いは何なのでしょうか。

復元力とは、言葉のとおり復元させる力のことであり、バネによる力だけではなく、磁力、電力などあらゆる分野で使用される言葉です。

一方で、弾性力とは先にも述べたようにバネの弾性によって、復元される力を指します。

つまり、弾性力は復元力の一種であり、バネおける復元力は弾性力と一致するわけです。

このように弾性力と復元力に違いがあるのです。

まとめ 弾性力と弾性エネルギー(弾性力による位置エネルギー)と復元力の違い

ここでは、弾性力と弾性エネルギー(弾性力による位置エネルギー)と復元力の違いについて解説しました。

弾性力とは、バネが自然長から伸びた、もしくは縮んだ際に生じる元に戻そうとする力です。

一方で、弾性エネルギーとはこの弾性力によつて蓄えられたエネルギーそのものとなるわけです。

さらに、復元力とはバネだけでなく、磁力、電力などさまざまな分野で使用される言葉といえます。

中でもバネにおける復元力は弾性力そのものとなります。

弾性力と弾性エネルギー(弾性力による位置エネルギー)と復元力の違いなどの科学用語を学び、毎日の生活に役立てていきましょう。

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