Co je jaro s konstantními silami?

U většiny typů pružin je síla vyvíjená, když je tato pružina stlačena a poté uvolněna, úměrná vzdálenosti, která byla natažena. Pružina konstantní síly na rozdíl od běžné pružiny toto pravidlo nedodržuje. V důsledku fyzického designu pružiny s konstantní silou zůstává síla, se kterou se vrací, konstantní. Pružiny s konstantní silou jsou proto užitečné v mnoha aplikacích, kde je důležitá stálá zpětná síla.

Chování obyčejných pramenů lze popsat matematickou rovnicí známou jako Hookeův zákon. Tento zákon uvádí, že síla vratné pružiny ve směru zpětného rázu se rovná vzdálenosti posuvu pružiny od rovnováhy - jinými slovy, jak daleko byla protažena - násobená matematickou konstantou, rychlostí pružiny. Pružina se vrací v opačném směru, než ve kterém byla natažena. Protože se mnoho elastických materiálů chová tímto způsobem, má Hookeův zákon široké uplatnění v oblasti fyziky.

Hookeův zákon se nevztahuje na pružiny s konstantní silou, protože jejich síla zpětného rázu zůstává v celém rozsahu jejich pohybu konstantní. Toho je dosaženo jejich jedinečným fyzickým designem, který se skládá z tenké, stočené pásky z oceli. Pružiny s konstantní silou leží ve stavu relaxace, když jsou zcela srolované, a nabité silou, když jsou částečně nebo úplně rozvinuty. Po uvolnění se pružina stáhne natažením prodloužené pásky zpět do těsného svitku. Protože zpětná síla přichází většinou z části nejblíže ke svinutému válci, udržuje se konstantní síla.

Běžné použití pružiny s konstantní silou lze vidět v páskových opatřeních používaných v domácích aplikacích a konstrukcích. Typický mechanismus měření pásky se skládá z tenké kovové pásky stočené kolem vnitřního bubnu uvnitř plastového pouzdra. Když je měřicí páska vytažena a zajištěna, působí pružina na sílu. Jakmile je zámek uvolněn, stuha se automaticky stáhne zpět do plastového pouzdra. Toho je dosaženo zpětným působením válce, který funguje jako pružina s konstantní silou.

Mnoho dalších zařízení, která mají automatické zasunutí, také využívá pružinu s konstantní silou. Mezi příklady patří automobilové bezpečnostní pásy, protizávaží oken, sklápěče sedadel a střelné zbraně. Ve všech těchto aplikacích musí být síla generující zařízení konzistentní a musí se chovat stejným způsobem pokaždé, když působí v malém prostoru. Pružiny s konstantní silou splňují obě tyto podmínky, protože vyvíjejí konstantní sílu a mohou být také pevně stočeny, přičemž velkou délku pásky zapadají do oblasti s malou velikostí.