フックの法則とは何ですか？

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春は人間工学と創造性の驚異です。これらの関数は、多くの人工オブジェクトの作成を可能にします。そのほとんどは、17世紀末から18世紀の間に科学革命の一部として出現しました。

機械的エネルギーを保存するために使用される弾性オブジェクトとして、それらの用途は広範であり、自動車のサスペンションシステム、振り子時計、ハンドシアー、巻き上げおもちゃ、時計、ラットトラップ、デジタルマイクロミラーデバイス、そしてもちろん、スリンキー。

何世紀にもわたって発明された他の多くのデバイスと同様に、それをそれほど広く使用するには、メカニズムの基本的な理解が必要です。ばねに関しては、これは、弾力性、ねじれ、力の法則を理解することを意味します。これらはまとめてフックの法則として知られています。

フックの法則は、ある距離だけばねを伸ばしたり圧縮したりするのに必要な力はその距離に比例するという物理学の原理です。この法律は、17世紀のイギリスの物理学者ロバートフックにちなんで名付けられました。ロバートフックは、ばねに加えられる力とその弾性の関係を実証しようとしました。

彼は最初に1660年にラテン語のアナグラムとして法律を述べ、次に1678年にその解決策を ut tensio、sic vis – これは、「拡張として、つまり力」または「拡張は力に比例する」という意味です。

これは数学的に次のように表すことができます F = -kX、どこ F ばねに加えられた力です（ひずみまたは応力の形で）。バツばねの変位であり、負の値は、伸ばされた後のばねの変位を示します。そして k ばね定数であり、剛性の詳細を示します。

フックの法則は、弾性の説明の最初の古典的な例です。これは、変形後にオブジェクトまたはマテリアルを元の形状に復元させる特性です。歪みを経験した後に通常の形状に戻るこの能力は、「復元力」と呼ばれます。フックの法則の観点から理解されているように、この復元力は一般に、経験する「ストレッチ」の量に比例します。

ばねの動作を制御することに加えて、フックの法則は、弾性体が変形する他の多くの状況にも適用されます。これらには、風船を膨らませたり、ゴムバンドを引っ張ったり、高層ビルを曲げたり揺らしたりするために必要な風力の量を測定したりすることが含まれます。

この法則には多くの重要な実用的な用途があり、1つにはてんぷ車の作成があり、それにより機械式時計、携帯用時計、ばね秤、圧力計（別名圧力計）の作成が可能になりました。また、変形の力が十分に小さい限り、すべてのソリッドボディの近似であるので、この法則を考案したことでHookeにも恩恵を受けている多くの科学と工学の分野があります。これらには、地震学、分子力学、音響学の分野が含まれます。

ただし、ほとんどの古典的な力学と同様に、フックの法則は限られた基準範囲内でのみ機能します。永続的な変形や状態の変化がなければ、特定の最小サイズを超えて圧縮したり、最大サイズを超えて伸張したりすることはできないため、限られた量の力または変形が関係している場合にのみ適用されます。実際、多くの資料は、弾性の限界に達する前にフックの法則から著しく逸脱しています。

それでも、フックの法則はその一般的な形で、ニュートンの静的平衡法則と互換性があります。これらを組み合わせることで、複雑なオブジェクトのひずみと応力の関係を、それが構成されている特性の固有の材料の観点から推定することが可能になります。たとえば、断面が均一な均質なロッドは、伸ばされたときに剛性（k）断面積に正比例し、長さに反比例します。