Care este principiul de funcționare al primăverii?

Mașină cu arc

Principiul de funcționare al resorturilor

Un arc este o componentă mecanică comună, iar principiul său de funcționare se bazează pe două concepte de bază: elasticitatea și echilibrul forțelor. Îi putem înțelege mecanismul într-un mod foarte simplu.

1. Deformarea elastică și forța de restabilire

Deformarea creează forță: cea mai importantă caracteristică a unui arc este elasticitatea acestuia. Aceasta înseamnă că atunci când o forță externă încearcă să o întindă sau să o comprima, forma arcului se schimbă (adică are loc deformarea).
„Reticența” inerentă: Această deformare nu este permanentă. Materialul arcului generează o forță care rezistă la deformare, pe care o numim forță de restabilire sau forță elastică. Direcția acestei forțe este întotdeauna opusă direcției forței externe care provoacă deformarea.
Revenirea la starea inițială: Atâta timp cât forța externă nu depășește o anumită limită (pe care o numim limită elastică), odată ce forța externă este îndepărtată, această forță de restabilire va trage sau împinge arcul înapoi la forma sa originală, netensionată.

2. Relația dintre deformare și forță (o explicație simplă a legii lui Hooke)

„Cu cât trageți mai mult, cu atât trage mai strâns înapoi”: Forța de restabilire a unui arc este direct proporțională cu gradul de deformare a acestuia (distanța la care este întins sau comprimat).
Forță mică, rezistență mică: Dacă aplicați doar o forță mică arcului, deformarea acestuia este mică, iar forța de restabilire rezultată este, de asemenea, mică.
Forță mare, rezistență mare: Dacă aplicați o forță mai mare, întinzând sau comprimând arcul în continuare, forța de restabilire generată intern va fi mai mare, încercând să vă împingă sau să vă tragă înapoi.

3. Stocarea și eliberarea energiei

Stocarea energiei: Procesul de aplicare a unei forțe externe unui arc și de a-l determina să se deformeze este de fapt stocarea energiei mecanice sub formă de energie potențială elastică în interiorul arcului. Vă puteți imagina ca înfășurând un mecanism de ceas.
Energie de eliberare: Când un arc comprimat sau întins este eliberat, energia potențială elastică pe care a stocat-o este convertită în energie cinetică, făcând astfel lucru. De exemplu, acesta este principiul din spatele pistoalelor de jucărie care trag gloanțe sau al amortizoarelor de mașini care absorb loviturile.

4. Rezumatul funcțiilor de bază

Amortizare și absorbție a șocurilor: Arcurile pot absorbi energia de la impacturi și vibrații și o pot elibera treptat în timp, protejând structura (cum ar fi sistemul de absorbție a șocurilor al unei mașini). Măsurare și poziționare: La cântare, deformarea unui arc poate fi folosită pentru a măsura greutatea; în multe dispozitive mecanice, este folosit pentru a readuce piesele în poziția lor inițială după finalizarea lucrărilor (cum ar fi butoanele și întrerupătoarele).
Furnizarea unei presiuni constante: arcurile pot fi folosite pentru a oferi o presiune continuă și stabilă sau o forță de strângere între două obiecte (cum ar fi în agrafe sau pixuri).