ばね定数とは？
ばね定数（記号 k）は、ばねの「硬さ」を表す値です。ばねを一定の距離だけ伸ばしたり縮めたりするのに、どれだけの力が必要かを示します。kが大きいほど硬いばね、kが小さいほど柔らかく変形しやすいばねということになります。単位はニュートン毎メートル（N/m）です。この計算ツールは、弾性限界内であればどんなばねにも成り立つ普遍的な物理法則であるフックの法則を用いています。
このツールの使い方
ばねに加えた力をニュートン（N）で、自然長（静止位置）からの変位をメートル（m）で入力してください。ボタンを押すまでもなく、ばね定数 \(k = F/x\) と、その変位でばねに蓄えられる弾性ポテンシャルエネルギーがすぐに表示されます。
計算式の解説
フックの法則によれば、ばねの復元力は変位に比例します。式で書くと $$F = kx$$ です。これを硬さ（ばね定数）について解き直すと $$k = \dfrac{F}{x}$$ となります。蓄えられるエネルギーは、力－変位グラフの直線の下側の面積に等しく、$$E = \tfrac{1}{2}kx^2$$ で求められます。
計算例
たとえば、10 N の力でばねが 0.05 m 伸びたとします。このとき $$k = 10 \div 0.05 = 200 \text{ N/m}$$ です。蓄えられる弾性エネルギーは $$E = \tfrac{1}{2} \times 200 \times 0.05^2 = \tfrac{1}{2} \times 200 \times 0.0025 = 0.25 \text{ J}$$ となります。
よくある質問（FAQ）
どの単位を使えばいいですか？ 力はニュートン（N）、変位はメートル（m）で入力すると、ばね定数kが N/m で得られます。センチメートル（cm）で測定した場合は、100で割ってメートルに換算してから入力してください。
ばね定数がマイナスになることはありますか？ ありません。力と変位は同じ方向に働くため、kは常に正の値です。\(F = -kx\) に出てくるマイナス符号は「復元力の向き」を表すもので、硬さの値そのものを表すわけではありません。
弾性限界を超えても使えますか？ 使えません。フックの法則は、ばねが弾性変形している間だけ成り立ちます。弾性限界を超えるとばねは元に戻らない永久変形を起こし、kは一定ではなくなります。
