Kaj je vzmet s konstantno silo?

Pri večini vrst vzmeti je sila, ki deluje, ko se ta vzmet stisne in nato sprosti, sorazmerna z razdaljo, na kateri je bila raztegnjena. Vzmet s konstantno silo, za razliko od navadne vzmeti, tega pravila ne upošteva. Zaradi fizične zasnove vzmeti s konstantno silo ostane moč, s katero se odbije, konstantna. Vzmeti s konstantno silo so zato uporabne v številnih aplikacijah, kjer je pomembna konsistentna povratna sila.

Obnašanje navadnih vzmeti lahko opišemo z matematično enačbo, znano kot Hookeov zakon. Ta zakon pravi, da je sila vzvratne vzmeti v smeri upora enaka razdalji odmika vzmeti od ravnotežja – z drugimi besedami, kako daleč je bila raztegnjena – pomnoženi z matematično konstanto, hitrostjo vzmeti. Vzmet se umakne v nasprotni smeri od tiste, v kateri je bila raztegnjena. Ker se veliko elastičnih materialov obnaša tako, ima Hookeov zakon široko uporabo na področju fizike.

Hookeov zakon ne velja za vzmeti s konstantno silo, ker njihova sila odvračanja ostaja konstantna v celotnem obsegu gibanja. To je doseženo z njihovo edinstveno fizično zasnovo, ki je sestavljena iz tankega, zvitega jeklenega traku. Vzmeti s konstantno silo ležijo v stanju sproščenosti, ko so popolnoma zvite, in se napolnijo s silo, ko so delno ali popolnoma razvite. Ko se sprosti, se vzmet umakne tako, da podaljšani trak potegne nazaj v tesen zvitek. Ker povratna sila prihaja večinoma iz dela, ki je najbližje zvitemu zvitku, se vzdržuje konstantna sila.

Običajno uporabo vzmeti s konstantno silo je mogoče opaziti v merilnih trakovih, ki se uporabljajo v gospodinjskih aplikacijah in gradbeništvu. Tipičen mehanizem merilnega traku je sestavljen iz tankega kovinskega traku, navitega okoli notranjega bobna znotraj plastičnega ohišja. Ko se merilni trak izvleče in zaklene, se na vzmet prenese sila. Ko se ključavnica sprosti, se trak samodejno umakne nazaj v plastično ohišje. Ta umik je dosežen zaradi povratnega delovanja zvitka, ki deluje kot vzmet s konstantno silo.

Številne druge naprave, ki imajo samodejno umik, uporabljajo tudi vzmet s konstantno silo. Nekateri primeri vključujejo avtomobilske varnostne pasove, okenske protiuteži, naslonjače za sedeže in pištole za sponke. Pri vseh teh aplikacijah mora biti naprava, ki ustvarja silo, konsistentna in se vsakič obnaša na enak način, medtem ko deluje v majhnem prostoru. Vzmeti s konstantno silo izpolnjujejo oba ta pogoja, saj delujejo s konstantno silo in jih je mogoče tudi tesno zviti, tako da se velika dolžina traku prilega na skromno veliko območje.