中1理科「ばねの両端におもり」問題の考え方

中1理科「ばねの両端におもり」問題の考え方

ばねののびはフックの法則を利用すれば解くことができますが、ばねの両端におもりをつり下げた場合はどのように考えたらよいのでしょうか。

今回はばねの両端におもりをつり下げた場合の、問題の考え方について見ていきます。

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ばねの両端におもり 問題の考え方

上の図のようにばねの両端に同じ重さのおもりをつけた場合、どのようにばねが伸びるのでしょうか。両端におもりをつけているので、

上のように天井に吊るしたばねにおもりを1つ下げたときの、2倍伸びると考える人も多いです。または、両方から引っ張っているから力を打ち消し合ってばねは全く伸びないのでは?と考える人もいます。

ばねの両端のおもりにかかる重力の分、ばねが伸びそうな気もします。しかし、このばねの一方を壁に固定したと考えてみたらどうなるでしょうか。

壁にもばねを引く力がかかっているのがイメージしやすいでしょう。(天井でも同様ですが)壁もばねを引っ張って、ばねが伸びています。ばねを片側から引っ張っただけではばねが動くだけで伸びませんよね。

つまりばねの両端におもりをつけたときは、壁や天井に取り付けたばねにおもりを1つ下げたときと同じのびになります。

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ばねの両端におもり【練習問題】

問 あるばねにおもりをつり下げたときの、ばねの長さとおもりの質量の関係を表したものが下のグラフです。

(1) 下の図のようにばねにおもりをつり下げたとき、ばねの長さは何cmになりますか。

→答え

(2) 下の図のようにばねをつないでおもりをつり下げたとき、ばね全体の長さは何cmになりますか。

→答え

(3) 下の図のようにばねを2つつないでおもりをつり下げたとき、ばね全体の長さは何cmになりますか。

→答え

▼ばねの直列つなぎ、並列つなぎの考え方はコチラ

参考:中1理科「ばねの直列つなぎ」考え方と問題

参考:中1理科「ばねの並列つなぎ」考え方と問題

まとめ

ばねの両端に同じ重さのおもりをつり下げたとき、ばねの伸びは天井や壁に固定しておもりを1つつり下げたときと同じになります。

「ばねの両端に同じ重さのおもり」と「固定したばねの一方におもり」は同じばねののび

おもり2つ分の伸びにはならないので、注意しましょう。ばねを直列つなぎした場合も同様です。