Co to jest wiosna o stałej sile?

W większości rodzajów sprężyn siła wywierała się, gdy sprężyna jest sprężona, a następnie rozluźniona jest proporcjonalna do odległości, w której została rozciągnięta. Sprężyna o stałej sile, w przeciwieństwie do zwykłej wiosny, nie przestrzega tej zasady. W wyniku fizycznego projektu wiosny ciągłej siły, moc, z jaką się odsuwa, pozostaje stała. Sprężyny o stałej sile są zatem przydatne w wielu zastosowaniach, w których ważna jest spójna siła odrzutu.

Zachowanie zwykłych sprężyn można opisać równaniem matematycznym znanym jako prawo Hooke. Prawo to stwierdza, że ​​siła odsuwającego się sprężyny w kierunku odrzutu jest równa odległości przemieszczenia wiosny od równowagi - innymi słowy, jak daleko został rozciągnięty - pomnożona przez stałą matematyczną, szybkość sprężyny. Spring odsuwa się w kierunku przeciwnym do tego, w którym został rozciągnięty. Ponieważ wiele elastycznych materiałów zachowuje się w ten sposób, prawo Hooke ma szerokie aplikacjew dziedzinie fizyki.

Prawo

Hooke nie dotyczy źródeł o stałej sile, ponieważ ich siła odrzutu pozostaje stała w całym zakresie ruchu. Osiąga to ich unikalny fizyczny design, który składa się z cienkiej, zwiniętej wstążki stali. Sprężyny o stałej sile leżą w stanie relaksu, gdy są w pełni zwinięte, i zostają oskarżeni o siłę, gdy są częściowo lub całkowicie rozwinięte. Po zwolnieniu sprężyna odsuwa się, wciągając przedłużoną wstążkę z powrotem do ciasnego rolki. Ponieważ siła odrzutu pochodzi głównie z części najbliższej zwiniętej rolki, utrzymuje się stałą siłę.

Wspólne zastosowanie sprężyny o stałej sile można zobaczyć w miarach taśm stosowanych w zastosowaniach gospodarstwa domowego i konstrukcji. Typowy mechanizm pomiaru taśm składa się z cienkiej metalowej wstążki zwiniętej wokół wewnętrznego bębna wewnątrz plastikowej obudowy. Kiedy taśma pomiarowajest wyciągany i zablokowany, siła jest przekazywana sprężynie. Po zwolnieniu zamka wstążka automatycznie cofa się z powrotem do plastikowej obudowy. To wycofanie jest osiągane z powodu działania odrzutu rolki, która działa jako sprężyna o stałej sile.

Wiele innych urządzeń z automatycznym wycofaniem również wykorzystuje sprężynę o stałej sile. Niektóre przykłady obejmują pasy bezpieczeństwa samochodowego, równowagę okien, fotele foteli i zszywki. We wszystkich tych zastosowaniach siła generująca urządzenie musi być spójna, zachowując się tak samo za każdym razem, działając w małej przestrzeni. Sprężyny o stałej sile spełniają oba te warunki, ponieważ wywierają one stałą siłę i mogą być również zwinięte, dopasowując dużą długość wstążki w obszarze skromnie wielkości.