Qu'est-ce qu'un ressort à force constante?
Dans la plupart des types de ressorts, la force exercée lorsque ce ressort est comprimé puis relâché est proportionnelle à la distance à laquelle il a été étiré. Un ressort à force constante, contrairement à un ressort ordinaire, n'obéit pas à cette règle. En raison de la conception physique du ressort à force constante, la puissance avec laquelle il recule reste constante. Les ressorts à force constante sont donc utiles dans de nombreuses applications où une force de recul constante est importante.
Le comportement des ressorts ordinaires peut être décrit par une équation mathématique connue sous le nom de loi de Hooke. Cette loi stipule que la force d'un ressort qui recule dans la direction du recul est égale à la distance du déplacement du ressort de l'équilibre - en d'autres termes, à quelle distance il a été étiré - multiplié par une constante mathématique, le taux du ressort. Le ressort recule dans la direction opposée à celle dans laquelle il a été tendu. Etant donné que de nombreux matériaux élastiques se comportent de la sorte, la loi de Hooke trouve de nombreuses applications dans le domaine de la physique.
La loi de Hooke ne s'applique pas aux ressorts à force constante, car leur force de recul reste constante sur toute l'amplitude de leurs mouvements. Ceci est rendu possible grâce à leur conception physique unique, constituée d’un mince ruban d’acier enroulé. Les ressorts à force constante reposent dans un état de relaxation quand ils sont complètement enroulés et deviennent chargés de force quand ils sont partiellement ou complètement déroulés. Une fois relâché, le ressort se rétracte en tirant le ruban étendu dans un rouleau serré. Puisque la force de recul provient principalement de la partie la plus proche du rouleau enroulé, une force constante est maintenue.
Une application courante du ressort à force constante peut être constatée dans les rubans à mesurer utilisés dans les applications domestiques et la construction. Un mécanisme de mesure à ruban typique consiste en un mince ruban métallique enroulé autour d'un tambour intérieur à l'intérieur d'un boîtier en plastique. Lorsque le ruban à mesurer est tiré et verrouillé, une force est appliquée au ressort. Une fois le verrou libéré, le ruban se rétracte automatiquement dans le boîtier en plastique. Cette rétraction est obtenue grâce à l'action de recul du rouleau, qui fonctionne comme un ressort à force constante.
De nombreux autres dispositifs à rétraction automatique utilisent également le ressort à force constante. Certains exemples incluent les ceintures de sécurité d'automobile, les contrepoids de fenêtre, les fauteuils inclinables de siège et les agrafeuses. Dans toutes ces applications, la force génératrice du dispositif doit être cohérente et se comporter de la même manière à chaque fois tout en agissant dans un espace réduit. Les ressorts à force constante répondent à ces deux conditions, car ils exercent une force constante et peuvent également être enroulés serrés, ce qui permet d'insérer une grande longueur de ruban dans une zone de taille modeste.