Mikä on vakiovoimainen jousi?

Useimmissa jousityypeissä voima, joka kohdistuu jousen puristamiseen ja sitten rentoutumiseen, on verrannollinen venytettyyn etäisyyteen. Vakiovoimainen jousi, toisin kuin tavallinen jousi, ei noudata tätä sääntöä. Vakiovoimaisen jousen fyysisen rakenteen ansiosta sen vetäytymisteho pysyy vakiona. Vakiovoimajouset ovat siksi hyödyllisiä monissa sovelluksissa, joissa tasainen takaisuvoima on tärkeä.

Tavallisten jousien käyttäytymistä voidaan kuvata matemaattisella yhtälöllä, joka tunnetaan nimellä Hooken laki. Tässä laissa todetaan, että palautusjousen voima taaksepäin on yhtä suuri kuin jousen siirtymän etäisyys tasapainosta – toisin sanoen kuinka pitkälle se on venytetty – kerrottuna matemaattisella vakialla, jousen nopeudella. Jousi vetäytyy päinvastaiseen suuntaan kuin mihin sitä on venytetty. Koska monet elastiset materiaalit käyttäytyvät tällä tavalla, Hooken lailla on laajoja sovelluksia fysiikan alalla.

Hooken laki ei koske vakiovoimaisia ​​jousia, koska niiden takaiskuvoima pysyy vakiona koko liikealueellaan. Tämä saavutetaan niiden ainutlaatuisella fyysisellä suunnittelulla, joka koostuu ohuesta, kierrettystä teräsnauhasta. Vakiovoimaiset jouset ovat rentoutumistilassa, kun ne ovat täysin käärittyinä, ja ne latautuvat voimalla, kun ne on osittain tai kokonaan avattu. Kun jousi vapautetaan, se vetäytyy vetämällä jatkettua nauhaa takaisin tiukkaan rullaan. Koska takaisuvoima tulee enimmäkseen kierretelaa lähinnä olevasta osasta, jatkuva voima säilyy.

Vakiovoimajousen yleinen käyttö näkyy kotitaloussovelluksissa ja rakentamisessa käytetyissä mittanauhoissa. Tyypillinen mittanauhamekanismi koostuu ohuesta metallinauhasta, joka on kierretty sisäisen rummun ympärille muovikotelon sisällä. Kun mittanauha vedetään ulos ja lukitaan, jousi saa voiman. Kun lukko on vapautettu, nauha vetäytyy automaattisesti takaisin muovikoteloon. Tämä sisäänveto saavutetaan vakiovoimaisena jousena toimivan telan takaisinkeinon ansiosta.

Monet muut laitteet, joissa on automaattinen sisäänveto, käyttävät myös vakiovoimajousta. Joitakin esimerkkejä ovat auton turvavyöt, ikkunoiden vastapainot, istuimien nojatuolit ja niittipistoolit. Kaikissa näissä sovelluksissa laitteen tuottavan voiman on oltava johdonmukainen ja toimittava joka kerta samalla tavalla samalla kun se toimii pienessä tilassa. Vakiovoimajouset täyttävät molemmat nämä ehdot, koska niillä on jatkuva voima ja ne voidaan myös kelata tiukasti, sovittamalla suuri pituus nauhaa vaatimattomalle alueelle.