Współczynnik sprężystości 101 – prosty przewodnik do zrozumienia współczynnika sprężystości

Czy istnieje coś takiego jak „stała” sztywność sprężyny?

Jeśli zajmujesz się kupowaniem sprężyn, musisz mieć do czynienia z „stawkami sprężyn”.Pojęcie może być trudne do zrozumienia, jeśli sam nie jesteś fizykiem lub producentem sprężyn.Siła wywierana przez sprężynę jest statyczna podczas rozciągania i ściskania oraz jest stała do momentu osiągnięcia granicy sprężystości.Ta teoria nazywa się Prawo Hooke'a i zamierzamy podzielić ją na prostsze terminy bez przenoszenia cię z powrotem na zajęcia z fizyki.

Co to jest stała sprężystość?

Wszystkie cylindryczne sprężyny naciskowe i naciągowe mają tak zwaną stałą sztywność.W Stanach Zjednoczonych najczęściej ta stawka jest wyrażana jako jedna wartość na inną wartość, a słowo per jest prawie zawsze charakteryzowane przez ukośnik, który jest oznaczony przez „/ ”.

W ujęciu sprężynowym szybkość jest wyrażona w funtach siły liniowej potrzebnej do ściśnięcia lub wydłużenia sprężyny o jeden cal.Żargon do ciebie, prawda?Porozmawiajmy więc w kategoriach czegoś, co wszyscy dobrze znamy – Twojej stawki wynagrodzenia.

Jeśli zarabiasz 10 USD na godzinę – czy to nie jest Twoja stawka?Zwróć uwagę, że została wyrażona jako „na” godzinę.I można to matematycznie wyrazić jako „10/1”.Uważam, że o wiele łatwiej jest myśleć o sztywności sprężyny w podobny sposób.

Na przykład, jeśli zarabiasz 10 USD za godzinę, oznacza to, że za dwie godziny pracy otrzymasz 20 USD.Ale co, jeśli pracujesz tylko przez pół godziny?Czy nadal chcesz otrzymać zapłatę?Oczywiście, że tak.Chcesz zarobić 10 dolarów na godzinę (co jest twoją stawką) razy 0,5 godziny, a to daje 5 dolarów.

Cóż, to samo dotyczy sprężyn.Jako twórca sprężyn często jestem pytany: „Jak wyrazić szybkość sprężyny jako 10 funtów na cal, jeśli ma ona tylko pół cala długości?”Odpowiedź nie różni się od tego, że zarabiasz 10 dolarów na godzinę i chcesz otrzymać zapłatę, jeśli pracujesz tylko przez pół godziny.

Jeśli sztywność sprężyny wynosi 10 funtów na cal, a sprężyna ma tylko pół cala długości, może można ją odchylić tylko o ćwierć cala.Cóż – wracając do swojej stawki, jeśli zarabiasz 10 dolarów na godzinę i pracujesz tylko przez 15 minut, czy nie chcesz zarobić 2,50 dolara?Jestem pewien, że tak!

Kiedy sztywność sprężyny przestaje być stała?

W przeszłości sztywność sprężystości była również określana jako „stała sprężystości”, ponieważ bez względu na wszystko, sztywność zawsze pozostawała taka sama.Więc co to za gadka o tym, że sztywność sprężyny nie zawsze jest stała?

Wróćmy do Twojej „stawki wynagrodzenia”.A jeśli pracujesz 45 godzin?Czy chcesz otrzymać zapłatę 45 X 10 $ = 450 $?A może chcesz otrzymać zapłatę (40 X 10 USD) + (5 X 15 USD) = 475 USD?

Oczywiście chcesz otrzymywać dodatkowe wynagrodzenie za nadgodziny.Więc twoja stawka nie jest tak naprawdę stała, prawda?Jest stały do ​​pewnego momentu, a potem się zmienia.Cóż, to samo dotyczy sprężyn.Kiedy niektóre zwoje zaczną świecić i w efekcie przestają być aktywne, sztywność sprężyny wzrasta.

Jak pokazano na powyższym obrazku, gdy sprężyna odchyla się poza pewien punkt, niektóre zwoje zaczynają się stykać, a następnie sztywność sprężyny rośnie, tak jak Twoja stawka wynagrodzenia rośnie po 40 godzinach.

Po lewej stronie zaczynamy od sprężyny posiadającej kilka otwartych zwojów, ale zanim dojdziemy do prawej, widać (na dole lepiej niż na górze), że dodatkowe zwoje zamknęły się i nie są już aktywne, co zmniejsza liczbę aktywnych cewki i zwiększenie szybkości.Zwykle mówi się, że prędkość jest „stała” przez 80% ugięcia, a następnie zwiększa się, gdy dodatkowe cewki stają się stałe, a cewki aktywne są zmniejszane.