直列ばね

CoddyのPhysicsジャーニー「力学」セクションの一部。レッスン 58/97。

端と端をつないだ2本のばねは直列です。どちらにも同じ力が働き、伸びは足し合わされます。

天井の下で端と端をつないだ2本のばね k1 と k2 が、下向きに重力 mg が働くブロックを支えている。両方のばねに同じ力が働いている

直列では、両方のばねに同じ力が働きます。

この2つは、より柔らかい1つのばねのように働きます。

$\frac{1}{k} = \frac{1}{k_1} + \frac{1}{k_2}$

同じばねを2つ直列につなぐと、ばね定数は1つの場合の半分になります。

チャレンジ

$2\ \mathrm{kg}$ の玩具が、端と端をつないだ2本のばねから静止した状態で吊り下げられています。上のばねのばね定数は $\relax k_{1}$ = $60\ \mathrm{N/m}$ で、その下にもう1本のばねがあります。2本のばねは合わせて $0.49\ \mathrm{m}$ 伸びています。2本目のばねのばね定数 $\relax k_{2}$ を求めてください。