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フックの法則とは?

ふっくのほうそく

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フックの法則とは、弾性体に加えた力とその変形量は比例するという物理学の基本法則で、ばねの伸びや縮みで広く知られています。

フックの法則(Hooke's law)とは、弾性体に加える力(荷重)とその変形量(伸び・縮み・たわみ)が比例するという物理学の法則です。17世紀イギリスの科学者ロバート・フック(Robert Hooke)が実験的に発見し、1678年に発表しました。

最も身近な例はばね(コイルばね)であり、式で表すと F = kx となります。ここで F は力(単位:ニュートン)、x は変形量(単位:メートル)、k はばね定数(単位:N/m)です。k の値が大きいほど変形しにくい(硬い)ばねを意味します。

フックの法則が成り立つのは弾性限界の範囲内に限られます。力を取り除けば元の形に戻る「弾性変形」の領域においてのみ比例関係が維持され、力が大きすぎると塑性変形が生じて法則は成立しなくなります。

フックの法則は非常に広い応用範囲を持ちます。

  • ばかり・ばね秤——ばねの伸びから重さを測定する
  • 建築・土木——梁・柱などの変形量や応力の計算
  • 材料力学——ヤング率(縦弾性係数)の定義の基礎
  • 地震学——地殻変動や弾性波の伝わり方の解析

現代の工学では応力とひずみの比例関係(弾性率)として一般化されており、材料設計や構造解析の根幹をなす重要な法則です。

使い方・例文

ばね秤で荷物の重さを量るとき、ばねが重さに比例して伸びることでスケールが機能しています。これがフックの法則の最も身近な応用例です。

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