Cet article explique ce qu'est un ressort, également appelé ressort. De plus, vous découvrirez quels sont les différents types de ressorts et quelles sont les applications du ressort.
Qu'est-ce qu'un ressort ?
Un ressort (ou ressort ) est un corps métallique plié en une bobine qui peut reprendre sa forme après avoir été comprimé ou étendu. Autrement dit, un ressort est un élément élastique qui ne se déforme pas de façon permanente, mais après avoir cessé d'exercer une force sur le ressort, il reprend sa forme originale.
Les ressorts sont fabriqués à partir de différents matériaux, bien que le matériau le plus courant soit l'acier inoxydable, des plastiques ou des alliages contenant du carbone, du chrome, du silicium ou d'autres composants sont également utilisés.
Une des caractéristiques du ressort est que lorsqu'il est comprimé ou allongé par rapport à sa position de repos, il exerce une force proportionnelle à son allongement mais en sens inverse. Ci-dessous, nous verrons comment est calculée la force élastique d’un ressort.
Cette particularité fait que le ressort a de nombreuses applications en ingénierie. En général, les ressorts sont conçus pour offrir une résistance ou pour amortir une contrainte externe. Ci-dessous, nous verrons également à quoi sert un ressort.
Types de ressorts
Les types de ressorts sont :
- Ressort de traction.
- Ressort de compression.
- Ressort de flexion.
- Ressort de torsion.
- Autres types de ressorts.
Notez que généralement les types de ressorts sont classés en fonction de la force de charge qui leur est appliquée, mais il existe également d'autres critères pour les classer dans d'autres types différents.
Ci-dessous, vous pouvez voir l'explication de chaque type de ressort ainsi qu'un exemple de photo afin que vous puissiez voir à quoi ressemble chaque type de ressort.
Ressort de tension
Comme son nom l’indique, le ressort de tension fonctionne par tension, donc le ressort s’étire lorsqu’une force lui est appliquée. Ces types de ressorts ont généralement un crochet à une extrémité pour faciliter leur étirement ou l’accrochage d’une charge.
Ressort de compression
Les ressorts de compression sont conçus pour se comprimer, de sorte que plus une force est exercée sur le ressort, plus il se comprime. Le ressort de compression est utilisé dans le mécanisme de nombreuses machines pour amortir les charges.
ressort de flexion
La charge exercée sur un ressort de flexion est appliquée perpendiculairement. Ainsi, le ressort absorbe la charge en se pliant puis reprend sa forme initiale lorsque la force appliquée cesse. Ce type de ressorts est utilisé, par exemple, dans la mécanique des véhicules.
ressort de torsion
Un ressort de torsion est amené à tourner sur lui-même pendant son travail, car au lieu d'exercer une charge axiale, un couple lui est appliqué. Ainsi, l’extrémité de ce type de ressort tourne lorsque la charge lui est appliquée.
Autres types de ressorts
Enfin, il convient de noter qu'il existe également des ressorts capables de travailler avec différents types d'efforts. Il existe par exemple des ressorts qui peuvent fonctionner aussi bien en traction qu'en compression, voire en torsion.
applications de printemps
Le ressort a de nombreuses applications, aussi bien pour un usage quotidien que pour un usage industriel pour les outils et les machines. Ci-dessous, vous pouvez voir à quoi sert un ressort.
- Le ressort ou ressort peut être utilisé pour entraîner, puisque l'énergie accumulée en comprimant le ressort peut être utilisée pour alimenter des appareils mécaniques, comme une montre mécanique. L'entraînement s'arrête lorsque le ressort se détend à nouveau.
- La force exercée par un ressort peut être utilisée comme contre-force, par exemple dans les balances à ressort ou les amortisseurs.
- Le ressort est également utilisé dans le mécanisme des véhicules, l'embrayage à friction ou les freins de portes intègrent des ressorts pour leur fonctionnement.
- Les ressorts peuvent également être combinés pour répartir la charge appliquée, transformant ainsi la charge exercée sur une grande surface en une charge plus uniforme. Par exemple, de nombreux matelas sont dotés de ressorts intégrés pour répartir le poids du corps.
- Enfin, les ressorts sont également utilisés pour réduire les effets des chocs, car ils peuvent agir comme amortisseurs.
force élastique d'un ressort
La force élastique, également appelée force de rappel, est la force exercée par un ressort élastique lorsqu'il se déforme. Plus précisément, la force élastique a la même ampleur et la même direction que la force qui a déformé le ressort, mais sa direction est opposée.
Pour calculer la force élastique exercée par un ressort, il faut multiplier la constante d'élasticité du ressort par son déplacement puis changer le signe du résultat. La formule de la force élastique d’un ressort est donc la suivante :
Où:
-
est la force élastique, exprimée en newtons. -
est la constante d'élasticité du ressort, dont les unités sont N/m. -
est l'allongement subi par le ressort lors de l'application d'une force externe, exprimé en mètres.
Remarque : le signe négatif sert simplement à indiquer que la direction de la force élastique est opposée à la force extérieure exercée sur le ressort. L'important est que le module de la force élastique soit équivalent à la constante élastique multipliée par le déplacement.
Cette formule est connue sous le nom de loi d’élasticité de Hooke.
énergie d'un ressort
L'énergie potentielle élastique, ou simplement l'énergie élastique, est l'énergie accumulée à l'intérieur d'un ressort en raison du travail effectué par la force qu'il exerce. Ainsi, l'énergie potentielle élastique est un type d'énergie potentielle associée à la force élastique d'un ressort ou d'un ressort.
La formule pour calculer l’énergie potentielle élastique d’un ressort est la suivante :
Où:
-
est l'énergie potentielle élastique du ressort, dont l'unité dans le Système International est le joule (J). - est la constante d'élasticité du ressort, dont les unités sont N/m.
-
est la distance à la position d'équilibre, exprimée en mètres.