Muelle de torsión
Un resorte de torsión es un resorte que funciona girando su extremo a lo largo de su eje; es decir, un objeto elástico flexible que almacena energía mecánica cuando se retuerce. Cuando se tuerce, ejerce un par en la dirección opuesta, proporcional a la cantidad (ángulo) en que se tuerce. Hay varios tipos:
Las barras de torsión y las fibras de torsión funcionan por torsión. Sin embargo, la terminología puede ser confusa porque en el resorte de torsión helicoidal (incluido el resorte de reloj), las fuerzas que actúan sobre el alambre son en realidad tensiones de flexión , no tensiones de torsión (cortantes). Un resorte de torsión helicoidal en realidad funciona por torsión cuando está doblado (no torcido). [1] [2] Usaremos la palabra "torsión" a continuación para un resorte de torsión de acuerdo con la definición dada anteriormente, ya sea que el material del que está hecho realmente funcione por torsión o por flexión.
Siempre que no se tuerzan más allá de su límite elástico , los resortes de torsión obedecen a una forma angular de la ley de Hooke :
donde es el par ejercido por el resorte en newton- metros, y es el ángulo de giro desde su posición de equilibrio en radianes . es una constante con unidades de newton-metros / radianes, denominada de forma diversa coeficiente de torsión del resorte , módulo elástico de torsión , velocidad o simplemente constante del resorte , igual al cambio de torsión requerido para torcer el resorte en un ángulo de 1 radianes. La constante de torsiónse puede calcular a partir de la geometría y varias propiedades del material. Es análogo a la constante de resorte de un resorte lineal. El signo negativo indica que la dirección del par es opuesta a la dirección de giro.
Algunos ejemplos familiares de usos son los fuertes resortes de torsión helicoidales que operan pinzas para la ropa y las tradicionales trampas para ratones tipo barra con resorte . Otros usos son los grandes resortes de torsión en espiral que se usan para contrarrestar el peso de las puertas de garaje , y se usa un sistema similar para ayudar a abrir la cubierta del maletero (maletero) en algunos sedanes . Los resortes de torsión pequeños y en espiral se utilizan a menudo para operar puertas emergentes que se encuentran en bienes de consumo pequeños como cámaras digitales y reproductores de discos compactos . Otros usos más específicos:
La balanza de torsión , también llamada péndulo de torsión , es un aparato científico para medir fuerzas muy débiles, generalmente acreditado a Charles-Augustin de Coulomb , quien lo inventó en 1777, pero inventado de forma independiente por John Michell en algún momento antes de 1783. [3] Es mejor -los usos conocidos fueron por Coulomb para medir la fuerza electrostática entre cargas para establecer la Ley de Coulomb , y por Henry Cavendish en 1798 en el experimento de Cavendish [4] para medir la fuerza gravitacional entre dos masas para calcular la densidad de la Tierra, lo que llevó más tarde a un valor para la constante gravitacional.
