ばね

物を叩いたり、押したりすると、物は揺れ始めます。この揺れは、物に与えられた力が運動の力に変わったことで起こります。力を加えるということは、物にエネルギーを与えるということです。そして、そのエネルギーが物の内部で運動の力に変わり、揺れとなるのです。もし、このエネルギーが他のものに変わらずにそのまま残っていたら、物はいつまでも揺れ続けるはずです。 しかし、現実の世界では、物はいつまでも揺れ続けることはありません。机を叩くと、確かに机は揺れますが、その揺れはすぐに止まってしまいます。これは、揺れのエネルギーが熱や音といった他のエネルギーに変わってしまうからです。揺れのエネルギーが熱に変わる現象を、内部減衰と呼びます。内部減衰とは、物体の内部でエネルギーが変化し、揺れのエネルギーが失われる現象のことを指します。 例えば、太鼓を叩くと、太鼓の皮は振動し、音が出ます。この時、太鼓の皮は叩く力によってエネルギーを受け取り、そのエネルギーが振動、つまり運動のエネルギーに変換されます。そして、この振動エネルギーの一部が音のエネルギーに変換され、私たちは音を聞くことができます。同時に、太鼓の皮や周りの空気との摩擦によって熱が発生し、これもエネルギーの一部が熱エネルギーに変換されたことを示しています。このように、振動のエネルギーは、音や熱といった他のエネルギーに変換されながら、徐々に失われていきます。最終的には、全ての振動エネルギーが他のエネルギーに変換され、揺れは完全に止まります。 このエネルギー変換の仕組みは、車にも応用されています。車のサスペンションは、路面の凹凸による振動を吸収し、乗客に快適な乗り心地を提供します。サスペンション内部には、ばねとショックアブソーバーという部品が使われており、ばねは振動のエネルギーを蓄え、ショックアブソーバーは振動エネルギーを熱エネルギーに変換することで、振動を素早く減衰させます。このおかげで、車は路面の凹凸を滑らかに乗り越えることができるのです。