1. HOME > 構造計算の基礎 > バネ定数の計算は？1分でわかる意味、計算、公式、直列バネ、並列バネの関係

バネ定数の計算は？1分でわかる意味、計算、公式、直列バネ、並列バネの関係

【管理人おすすめ！】セットで3割もお得！大好評の用語集と図解集のセット⇒　建築構造がわかる基礎用語集＆図解集セット(※既に26人にお申込みいただきました！）

バネ定数kの計算は、k=P/δです。単位はN/cmやkN/mです。ただし、複数のバネが組合さるとき、少し工夫した式が必要です。今回は、バネ定数の計算と公式、直列バネと並列バネの公式について説明します。バネ定数の意味は、下記が参考になります。

ばね定数とは？1分でわかる意味、公式、ヤング率、単位、求め方

ばね定数の直列の計算は？3分でわかる直列バネの計算（求め方）、直列と並列の違い

100円から読める！ネット不要！印刷しても読みやすいPDF記事はこちら⇒　いつでもどこでも読める！広告無し！建築学生が学ぶ構造力学のPDF版の学習記事

記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学 改訂版/工学社」

LINEで質問したい方はこちら　⇒　【好評】管理人にLINEで質問してみよう

バネ定数の計算は？

バネ定数の計算式は、

k=P/δ

です。これをフックの法則ともいいます。フックの法則の意味は、下記が参考になります。

フックの法則とは？1分でわかる意味、公式、単位、応力、ヤング率の関係

下図をみてください。バネを引張ると変形します。バネに作用する力Pと、それに伴う変形δは比例関係にあります。δが2倍になれば、Pも2倍です。

ただし、下図のように複数のバネが組み合わさるとき、計算の公式が変わります。

バネ定数の計算と公式、直列バネと並列バネの関係

複数のバネの組み合わせには２種類あります。

直列バネ

並列バネ

といいます。

直列バネとは、下図のバネの組み合わせです。

２つのバネの剛性を、それぞれk1、k2とします。ポイントは、２つのバネに作用する力は「同じ」ということです。力をPとするとき、各バネの関係は

P=k1δ1

P=k2δ2

です。２つの変形、剛性を組み合わせたときの、力と変形の関係を、

P=Kδ

とします。δ＝δ1+δ2です。また、各バネの変形は

δ1＝P／k1

δ2＝P／k2

です。よって、

δ＝δ1+δ2＝P／k1+ P／k2＝P（1/k1+ 1/k2）

です。全体のバネと変形、力の関係はP=Kδでした。

δ＝P（1/k1+ 1/k2）

P＝δ/(1/k1+ 1/k2)

です。よって、直列バネの剛性は

1/K=1/k1+ 1/k2

K= k1k2/( k1+ k2)

です。

下図をみてください。バネが並列に繋がっています。このバネを引張ると、バネのかたさに応じて伝わる力が変わります。しかし変形は同じです。よって、各バネの力と変形の関係は、

P1=k1δ

P2=k2δ

です。P=P1+P2ですね。並列バネとしての力と変形の関係を、

P＝Kδ

とします。

P1+P2＝Kδ

k1δ+ k2δ＝Kδ

K＝k1+ k2

です。並列バネのばね定数の方が、公式が簡単でしたね。

上記の通り、直列バネと並列バネの違いで、ばね定数の公式が全く異なります。ちなみに、バネを固くするなら、どちらの方が効果的でしょうか。

直列K= k1k2/( k1+ k2)

並列K＝k1+ k2

k1＝1、k2＝1とします。直列と並列のバネを計算すると、

直列K= k1k2/( k1+ k2)＝1/2

並列K＝k1+ k2＝1+1=2

となり、並列バネの方が効果的です。ばね定数の意味、直列の場合の計算方法は、下記が参考になります。

ばね定数とは？1分でわかる意味、公式、ヤング率、単位、求め方

ばね定数の直列の計算は？3分でわかる直列バネの計算（求め方）、直列と並列の違い

まとめ

今回はバネ定数の計算について説明しました。計算方法、公式が理解頂けたと思います。特に、直列バネと並列バネの違いはよく理解しましょう。力と変形が、どう変わるか理解しましょう。下記も参考になります。

ばねの伸びの計算は？1分でわかる計算方法、意味、問題の解き方

f=kxとは？1分でわかる意味、各記号の単位、フックの法則との関係

フックの法則とは？1分でわかる意味、公式、単位、応力、ヤング率の関係

【管理人おすすめ！】セットで3割もお得！大好評の用語集と図解集のセット⇒　建築構造がわかる基礎用語集＆図解集セット(※既に26人にお申込みいただきました！）

▼スポンサーリンク▼

【初回資料が今だけ無料！】1日約13円で情報をアップデート！

有料メルマガを無料で見てみませんか？⇒　忙しい社会人、学生のためのビルディング・アップデート

更新情報

• 当サイトでは、ほぼ毎日、記事更新・追加を行っております。


• 更新情報として、先月分の新着記事を一覧表示しております。下記をご確認ください。


• 新着記事一覧

プロフィール

• 
• 略歴▼
• 名前　ハナダユキヒロ/MITUME lab代表.
• 2010年　弊サイトを開設
• 2010～2017年　国立大学大学院修了
• 2017年12月に当HPが書籍化。
• 「わかる構造力学」
• 2022年4月に「わかる構造力学」の改訂版出版。
• 「わかる構造力学(改訂版)」


• 10数年以上、建築の学問、研究、構造設計の実務に携わった経験を元に、未経験の方、建築関係の学生、社会人の方に役立つ知識を、分かりやすくお伝えします。


• 当サイトの目的▼
• 建築学生が学ぶ「構造力学」の目的


• とりあえず10記事▼
• 初めましての方に10記事用意しました


• おすすめ書籍紹介▼
• ハナダユキヒロが建築関連書籍の良書を選びました

建築の本、紹介します。▼

▼【好評！】管理人おすすめ▼

• あなたも管理人に直接質問してみませんか？→【好評】LINEで質問！

同じカテゴリの記事一覧

• 剛とは？1分でわかる意味、読み方、柔の意味、違い、建築用語との関係
• 剛体ってなに？剛体の意味と、構造計算での扱い
• 剛床とは？1分でわかる意味、読み方、定義、剛床工法、木床とＲＣ床の違い
• 床剛性とは？1分でわかる意味、読み方、剛床と剛床仮定
• 固定度とは？1分でわかる意味、梁との関係、固定、ピン、半固定との関係
• 線形とは？1分でわかる意味、非線形との違い、線形的な材料、線形と剛性の関係
• 非線形とは？1分でわかる意味と定義、線形との違い、現象、解析法
• ばね定数とは？1分でわかる意味、公式、ヤング率、単位、求め方
• ばね定数の直列の計算は？3分でわかる直列バネの計算（求め方）、直列と並列の違い
• ばね定数の単位は？1分でわかる単位と意味、計算方法、ヤング率、kg/mmとの関係
• ヤング係数の単位変換は？1分でわかる単位変換、n/mm2との関係