固有振動系

「静ばね定数」とは、読んで字のごとく、ばねが静止した状態で、どのくらい伸び縮みしにくいかを示す数値です。ばねにも色々な種類がありますが、どのばねにもこの静ばね定数が決まっています。 静ばね定数を理解する上で一番大切なのは、「ばねの変形量と力の関係」です。ばねをぐいっと引っ張ったり、ぎゅっと押したりすると、ばねは形を変えますよね。この変形する長さと、それに必要な力の大きさは比例関係にあります。つまり、２倍の力で引っ張れば、２倍伸びるということです。この関係を式に表すと、「力 ＝ 静ばね定数 × 変形量」となります。 この式からも分かるように、静ばね定数が大きいほど、同じ力を加えても変形量は小さくなります。つまり、ばねが硬いということです。逆に静ばね定数が小さいと、少しの力でも大きく変形するので、ばねは柔らかいということになります。 身近な例で考えてみましょう。例えば、車のサスペンション。これは、車体とタイヤの間にあるばねと緩衝器の組み合わせで、路面の凸凹を吸収し、乗り心地を良くする役割を果たしています。このサスペンションに使われているコイルスプリングにも静ばね定数が存在します。もし、このばねが柔らかすぎると、少しの段差でも車が大きく揺れてしまいます。逆に硬すぎると、路面の振動が車体に直接伝わり、乗り心地が悪くなってしまいます。静ばね定数は、車の乗り心地だけでなく、走行安定性にも大きく影響するため、自動車メーカーは車種や用途に合わせて最適な静ばね定数のばねを選んでいます。 また、体重計の中にもばねが使われており、このばねの静ばね定数を利用して体重を測定しています。体重計に人が乗ると、内部のばねが縮みます。この縮み具合から、体重計はどれだけの力が加わったかを計算し、体重を表示しているのです。