虎克定律

力如伸長

想像一下這個畫面：在你手中有一個原子筆中的彈簧，在沒有壓扁的情況之下，假設你施了兩倍的力，彈簧的壓縮量會不會變成原本的兩倍呢？答案是會的！

彈簧只要在彈性限度之內，長度的變化量會與受力的大小成正比。彈性限度是彈簧可以正常運作的受力範圍：想像一下剛剛那條彈簧，如果非常用力地將其往兩側拉扯，將其拉成一條鋼絲，那這條彈簧就壞掉了！在一條超越彈性限度後，會永久地受損，再也不能正常運作。

剛剛講到的，彈簧的長度的變化量會與受力的大小成正比，正是虎克定律中所提到的。讓我們用下面這張圖來解釋：

在我們將彈簧拉伸或者壓縮時，彈簧會產生一個對抗形變的力，這個力可以看成是外力的反作用力。如上圖中所示，彈力 $F$ 與彈簧的長度變化量 $\Delta X$ 成正比，以一彈力係數作為其比例係數：

$F = -k\cdot \Delta X$

之所以在式子中有一個負號，是因為彈力 $F$ 所作用的方向與彈簧的長度變化量 $\Delta X$ 方向相反。在計算時，只須注意力的方向，就沒問題了哦！不同的彈簧，具有不同的彈力係數 $k$。$k$ 的值越大，代表該彈簧越硬，越難拉伸或壓縮，連帶地，在相同形變量下該彈簧也會具有較大的彈力。

當我們在退動彈簧時，就好像將能量儲存到彈簧中一樣，在我們放開手之後，彈簧便會藉由對外界施力把我們儲存的能量釋放出來，這種儲存的能量稱為彈力位能，在這個章節中我們有更深入的討論。