Жесткость пружины

Видео: лабораторная работа жесткость пружины - решебник

Пружина является упругим элементом, который служит для того, чтобы поглотить или накопить механическую энергию. Изготавливают ее из материала, имеющего высокую прочность и упругость. Для того чтобы жесткость пружины была максимальной, при ее производстве применяют высокоуглеродистые легированные стали. На практике встречаются ситуации, когда упругий элемент применяется в среде, имеющей высокую агрессивность. В таких случаях его необходимо изготавливать из нержавеющей стали или бронзы. Небольшие по размерам пружины можно навить из проволоки. А вот мощные упругие элементы для придания им большей выносливости необходимо производить из отожженного металла. К тому же после формовки такие пружины дополнительно закаляют.

Видео: ГИА по физике лабораторная работа 'жесткость пружины'

По виду нагрузок, которые воздействуют на упругие элементы, их подразделяют на отдельные группы. Выделяют пружины:
-сжатия-
-растяжения-
-кручения-
-изгиба.

Конструкция элементов, работающих на сжатие, рассчитана на уменьшение их длины при воздействии определенной нагрузки. В состоянии покоя их витки не соприкасаются между собой. Пружина, сжатие которой может вызвать потерю ее устойчивости, устанавливается в специальных стаканах или на оправках. Торцы данного элемента подвергают специальной шлифовке, а витки, находящиеся на концах, поджимают к соседним.

Видео: Подробный обзор твистеров часть 2 ( обзор сообщения от Полянского, жёсткость пружин )

Пружина растяжения рассчитывается на нагрузку, следствием которой является увеличение ее длины. В состоянии покоя витки таких элементов сомкнуты между собой. Конструкция пружины предусматривает кольца или крючки для ее закрепления. Они располагаются на концах крайних витков.

Пружины кручения и изгиба преобразуют энергию деформации, усиливая многократно упругость материала, из которого они изготовлены. Этот процесс возможен за счет увеличения длины витков.

Жесткость пружины является величиной физической. Она характеризует рабочую силу упругого элемента при одном миллиметре растяжения или нажима. При этом жесткость пружины является величиной, пропорциональной силе воздействия. Закон, закрепляющий данное понятие, был открыт физиком из Англии Робертом Гуком. По его теории, растяжение пружины равно силе, воздействующей на нее.

Упругие элементы находят свое применение в различных сферах. Так, например, при производстве ортопедических матрасов используются пружины, конструкция которых рассчитана на работу при воздействии сил сжатия. При этом для создания наибольшего комфорта жесткость пружины, которая устанавливается в местах, подвергающихся наибольшей деформации, максимальна. И, наоборот, в местах, где давление тела минимально, устанавливают пружину с наименьшей жесткостью.

Широкое применение находят упругие элементы при производстве автомобилей. Они играют практически решающую роль в поведении транспортного средства на проезжей части. Пружины подвесок спроектированы на создание усилия, которое препятствует крену кузова. В тех случаях, когда жесткость такой пружины слишком велика, автомобиль может излишне раскачиваться. При этом пассажиры негативно воспринимают каждую ямку или бугорок на проезжей части дороги. Для того чтобы улучшить управляемость транспортного средства, необходимо снизить жесткость подвески. Как правило, подбор пружины осуществляется таким образом, чтобы наименьшее расстояние между ее витками превышало шесть с половиной миллиметров. Определить жесткость упругого элемента возможно при помощи напольных весов, ручного пресса и линейки.

В настоящее время часто используют пружины, имеющие переменный шаг витков по всей длине. При статической нагрузке весь элемент в целом обеспечивает необходимую жесткость подвески. При увеличении силы воздействия происходит замыкание витков, имеющих меньший шаг, и снижается их рабочее количество. При этом возрастает жесткость пружины. При производстве спортивных автомобилей также используют упругие элементы с витками, имеющими различные шаги. Это обеспечивает наибольшую возможность регулировки шасси.