フックの法則

内容

F = −k·x — ばねにつながれた物体に働く弾性力は変位 x に比例し、変位と逆向き。ばね定数 k(N/m)が「硬さ」を表す。

なぜ正しいのか?

弾性限界内では x が小さいため復元力は線形 — すべての微小振動が近似的に単振動になる理由。ばね、微小振幅の振り子、分子振動、結晶格子がすべてこれ。

弾性限界を超えると F(x) は非線形になり、物理は非線形に転じる。

応用

ばね秤、車のサスペンション、時計のひげぜんまい、MEMS 力センサー、固体物理の調和振動子モデル。

この定理を使うトピック

ステップごとの証明