Τι είναι η δύναμη της άνοιξης;

Ένα ελατήριο είναι ένα αντικείμενο που με την εφαρμογή μιας δύναμης σε μια δεδομένη κατεύθυνση συμπιέζει και στη συνέχεια, μετά την απομάκρυνση της δύναμης, αποσυμπιέζει ή πηγάζει πίσω στην αρχική του διάσταση.Η δύναμη της άνοιξης είναι η περιγραφή της δύναμης που προκαλεί την ανάκαμψη του ελατηρίου.Είναι χαρακτηριστικό του υλικού σε μοριακό επίπεδο και του τρισδιάστατου σχήματος του σε μακροοικονομικό επίπεδο.Ο νόμος του Hooke είναι ο συνηθισμένος τύπος για τον υπολογισμό αυτής της δύναμης.

Η σταθερή πίεση σε μια επιφάνεια μπορεί να είναι το μόνο που απαιτείται από ένα ελατήριο σε έναν μηχανισμό.Τα ελατήρια στο σύστημα απορρόφησης σοκ αυτοκινήτου δεν βαθμονομούνται για να μετρήσουν την εκτροπή αλλά να απορροφήσουν την ενέργεια που μεταδίδεται από τους τροχούς στο αυτοκίνητο.Σε πολλές μικρές συσκευές ή ηλεκτρικές συσκευές, οι διακόπτες αποτελούνται εν μέρει από ένα κομμάτι μεταλλικής απογύμνωσης που ενεργεί ως ελατήριο.Η ταινία αλλάζει το σχήμα ως πίεση, η οποία στη συνέχεια συνδέει ένα νέο σύνολο ηλεκτρικών επαφών.

Σε άλλες εφαρμογές, τα ελατήρια παρέχουν μια αναλογική ποσοτική ανατροφοδότηση στον χρήστη.Κατά τη μέτρηση ενός βάρους, η δύναμη ελατηρίου συμπιέζεται μια απόσταση ανάλογη προς την έλξη της βαρύτητας στο βάρος.Όσο πιο στενά παρατηρείται μια γραμμική απόκριση, τόσο καλύτερο ένα δεδομένο υλικό και διαμόρφωση θα αρκεί σε μια εφαρμογή μετρολογίας.Τα υλικά που εκτείνονται πέρα από το ελαστικό όριο τους δεν θα ανταποκρίνονται πλέον ως ελατήριο. Οι πηγές δεν θεωρούνται ως ένα είδος απλής μηχανής, καθώς δεν μεταφέρουν δύναμη σε απόσταση.Πρέπει να εκτρέψουν ή να τεντώσουν σε απόσταση για να απορροφήσουν την ενέργεια που εφαρμόζεται στο ελατήριο.Το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας απελευθερώνεται πίσω στην αρχική εισερχόμενη κατεύθυνση.Η δύναμη της άνοιξης εφαρμόζεται πάντοτε στη γωνία προσπίπτοντος.Κάποια ενέργεια χάνεται ως θερμότητα.

Ο νόμος του Hooke δηλώνει ότι η δύναμη είναι ίση με το αρνητικό της σταθεράς ελατηρίου πολλαπλασιασμένη με την απόσταση.Όσο ένα ελατήριο λειτουργεί μέσα στα ελαστικά όρια της και ανταποκρίνεται αναλογικά με την εφαρμοζόμενη δύναμη, το ελατήριο είναι ένα ελατήριο-νόμου και το υλικό της θεωρείται έτσι.Αυτά τα υλικά λέγεται ότι έχουν μια γραμμική ελαστική ιδιότητα και θα έχουν μια χαρακτηριστική σταθερά ελατηρίου.Το αρνητικό σημάδι είναι το αποτέλεσμα της προκύπτουσας δύναμης από την αντίθετη κατεύθυνση της προσπίπτοιας δύναμης.

Στο νέο πεδίο των μικροηλεκτρομηχανικών συστημάτων (MEMS), που ονομάζονται επίσης μικρο-μηχανές, έχουν γίνει μικροσκοπικές πηγές.Αυτά τα ελατήρια νανο-κλίμακα είναι κατασκευασμένα από ταινίες χαραγμένες κατά τρόπο παρόμοιο με τα πακέτα ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (IC).Οι ερευνητές έχουν επιδείξει συμπεριφορά Hookean και τους έχουν χρησιμοποιήσει ως μικροσκοπικούς ηγεμόνες ή ανιχνευτές για να ανιχνεύσουν επιφανειακές παραλλαγές.