Primavera

Desambiguación : si está buscando otros significados, consulte Molla (desambiguación) .

Molle helicoidal diseñado para tracción.

Resortes de laboratorio (Física)

Resorte helicoidal progresivo (doble cono)

Un resorte es un cuerpo que puede estirarse si se le aplica cierta fuerza y ​​luego volver a su forma natural. Es un objeto de tipo elástico, generalmente de acero , utilizado y optimizado para acumular energía mecánica . En mecánica clásica , se adopta el resorte ideal para el estudio del oscilador armónico .

Fondo

Los manantiales aparecen alrededor del siglo XV en candados y relojes. Al reemplazar el sistema de pesas que normalmente hacía funcionar los relojes, con un mecanismo de resorte, los relojeros pudieron fabricar instrumentos portátiles y confiables. Taqi al-Din hizo un reloj de resorte astronómico en 1559 .

En 1676 el físico inglés Robert Hooke descubrió una relación funcional adecuada para esquematizar la acción del resorte, es decir, que la fuerza ejercida es proporcional a su extensión: " Ut tensio, sic vis " que significa " como es la extensión, así es la fuerza ". Esta relación se conoce con el nombre de Ley de Hooke .

La primavera en el Código de Madrid

Dibujo de un dispositivo de resorte en el Códice de Madrid

En el Códice de Madrid I de Leonardo da Vinci, de finales del siglo XV, se contempla el uso de un resorte como elemento elástico . En el Códice de Madrid, Leonardo diseña y estudia numerosos mecanismos para obtener diferentes tipos de movimiento, muchas veces sin un propósito específico y solo para explorar las posibilidades de la ciencia mecánica. Son estudios de máquinas simples, evoluciones o diferentes formas de obtener el desarrollo y transmisión del movimiento. Algunos de estos mecanismos son:

• resorte con transmisión helicoidal y motor de resorte con engranaje helicoidal - Codex Madrid I, f. 4r
• resorte autobloqueante - Codex Madrid I, f. 13v
• progresivo con resorte - Codex Madrid I, f. 14r
• motor de resorte desfasado - Codex Madrid I, f. 16r
• motor de muelle helicoidal - Codex Madrid I, f. 45r

En la cuarta página del manuscrito encontramos el primer sistema con un motor que hace uso de resortes: el motor de resorte con transmisión helicoidal. Este mecanismo asume que un resorte cargado cede su fuerza máxima al principio y se vuelve más y más débil a medida que se descarga. Esta fuerza se define por el valor de rigidez R , expresado como fuerza / espacio. Por tanto, el objetivo final es hacer que esta transferencia de energía sea lineal y constante.

El tipo particular de resorte, diseñado por Leonardo para esta aplicación, todavía se usa ampliamente en la actualidad (por ejemplo en contraventanas, manijas y taladros) y todavía se llama "resorte espiral de Arquímedes", ya que se basa en el concepto archimedeo.

Descripción

Características

Características de los resortes:
(1) progresivo (gradual)
(2) lineal
(3) degresivo
(4) casi constante
(5) progresivo (multilinealidad)

Resorte de diafragma a la izquierda y resorte Belleville a la derecha

El resorte, dependiendo de sus características de construcción, puede tener un comportamiento diferente, exactamente como se muestra en la imagen. Esto se debe a que, según el uso, las características del resorte deben ser diferentes. En los relojes de resorte o de rueda de equilibrio, esta debe tener una alta constancia de su fuerza, que se obtiene con un resorte en espiral, que para la mayor parte de su compresión intermedia tiene una fuerza casi constante ^[1] .

En otras aplicaciones como las suspensiones existe una característica lineal gracias a muelles helicoidales o de torsión, o progresiva gracias a muelles helicoidales cónicos o cilíndricos de paso variable (progresivo gradual) o helicoidales cilíndricos de paso doble (multilinealidad progresiva). Estas características, además de ser intrínsecas al resorte, pueden recrearse o modificarse mediante palancas o sistemas especiales. Algunas aplicaciones, por otro lado, requieren una característica decreciente, como apretar pernos o tensar un rodamiento, por esta razón se utilizan resortes de copa que pueden tener esta característica, además de tener un tamaño reducido ^{[2] [3]} , pero puede tener también una característica exponencial, lineal, degresiva-exponencial, degresiva-constante-exponencial o degresiva-regresiva-exponencial dependiendo de su construcción, en particular de su altura y espesor. ^[4]

Algunos resortes, como en el caso de los resortes ondulados (o Wave Spring), tienen la particularidad de su reducido tamaño: en muchos casos se utilizan para sustituir los resortes helicoidales. También se aplican para asegurar el sellado en el motor wankel, permitiendo que los segmentos funcionen.

Teoría

El mismo tema en detalle: la ley de Hooke .

Representación de un punto material (de masa m ) conectado a un resorte (que tiene constante elástica k ).

La razón física microscópica por la cual el resorte acumula energía potencial es el estiramiento de los enlaces intermoleculares , mientras que su comportamiento macroscópico está definido para muchos materiales por la ley de Hooke , que establece que el alargamiento de un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza de tracción aplicada. Asimismo, la contracción es proporcional a la fuerza de compresión.

Lo anterior es válido dentro del límite de deformación elástica, definido como el límite máximo de fuerza aplicada, dentro del cual el cuerpo elástico, liberado, vuelve a sus dimensiones anteriores a la aplicación de la fuerza; más allá de este límite, los enlaces atómicos se rompen y se reconfiguran de manera diferente: el resorte, por lo tanto, permanece deformado. En varios materiales este límite no está definido con precisión y se producen fenómenos de deformación con el uso repetido (envejecimiento): en estos casos no se respeta la ley de Hooke.

Materiales

Dependiendo de las aplicaciones, el resorte puede estar hecho de varios materiales:

• Material plástico utilizado para esas aplicaciones divertidas.
• Polímeros compuestos, como GRP (poliéster reforzado con fibra de vidrio) ^[5]
• Hierro generalmente poco usado en comparación con sus aleaciones.
  • El acero de alto rendimiento, pero de alto peso , requiere un recubrimiento para resistir la oxidación.
  • El acero inoxidable en comparación con el acero tiene un rendimiento más bajo, pero no se oxida.
  • 17-7PH o X7CrNiAl , adecuado para resortes planos con una forma compleja ^[6]
• Titanio con rendimiento variable según la aleación, pero con un peso reducido en comparación con el acero.
• Material de tungsteno con un módulo elástico alto, generalmente se crea una aleación con acero
• Material de tantalio con un alto módulo elástico, se utiliza para aplicaciones químicas o que involucran tratamiento químico, generalmente está adherido al tungsteno.

Nota

Artículos relacionados

• Módulo de elasticidad tangencial
• Suspensión (mecánica)
• Oscilador armónico
• ley de Hooke
• Diagrama de Goodman
• Impresora y órgano repetidor , un invento extraordinariamente complicado de Giuseppe Marzolo que contaba con un millón de muelles

Otros proyectos

• Wikcionario contiene el lema del diccionario « primavera »
• Wikimedia Commons contiene imágenes u otros archivos en primavera

enlaces externos

• ( EN ) Spring / Spring (otra versión) , en Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
• Cálculo de los diferentes manantiales , en tribology-abc.com .
• Cálculo de resortes , en mitcalc.com .
• Diseño de resorte helicoidal , en roymech.co.uk . Obtenido el 6 de mayo de 2015 (archivado desde el original el 11 de mayo de 2015) .
• Resortes de disco ( PDF ), en ubk.it. Consultado el 20 de enero de, 2014 (Archivado desde el original el 1 de febrero de 2014).
• Cálculo de resortes de compresión, tracción, torsión y copa , en hexagon.de .
• Resortes mecánicos ( PDF ), en docente.unicas.it .
• Dimensionamiento de una suspensión ( PDF ), en cm2.mecc.polimi.it . Recuperado el 9 de noviembre de 2013 (archivado por 'URL original 9 de noviembre de 2013).
• ( ES ) Resortes. Cómo se fabrican los productos (consultado el 8 de enero de 2009)
• (EN) Institute of Spring Technology , en ist.org.uk.
• ( EN ) Spring Manufacturers Institute , en smihq.org . Consultado el 17 de septiembre de 2009 (archivado desde el original el 28 de septiembre de 2020) .

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