¿Qué es un resorte de fuerza constante?

En la mayoría de los tipos de resortes, la fuerza ejercida cuando ese resorte se comprime y luego se relaja es proporcional a la distancia que se ha estirado. Un resorte de fuerza constante, a diferencia de un resorte ordinario, no obedece esta regla. Como resultado del diseño físico del resorte de fuerza constante, la potencia con la que retrocede permanece constante. Los resortes de fuerza constante son, por lo tanto, útiles en muchas aplicaciones donde una fuerza de retroceso consistente es importante.

El comportamiento de los resortes ordinarios puede describirse mediante una ecuación matemática conocida como ley de Hooke. Esta ley establece que la fuerza de un resorte de retroceso en la dirección del retroceso es igual a la distancia del desplazamiento del resorte del equilibrio, en otras palabras, hasta qué punto se ha extendido, multiplicado por una constante matemática, la tasa de resorte. El resorte retrocede en la dirección opuesta a la que se ha extendido. Dado que muchos materiales elásticos se comportan de esta manera, la ley de Hooke tiene amplias aplicaciones en el campo de la física.

La ley de Hooke no se aplica a los resortes de fuerza constante porque su fuerza de retroceso permanece constante en todo su rango de movimiento. Esto se logra mediante su diseño físico único, que consiste en una delgada cinta de acero enrollada. Los resortes de fuerza constante se encuentran en un estado de relajación cuando están completamente enrollados, y se cargan de fuerza cuando se desenrollan parcial o completamente. Cuando se suelta, el resorte retrocede al tirar de la cinta extendida nuevamente en un rollo apretado. Dado que la fuerza de retroceso proviene principalmente de la parte más cercana al rodillo enrollado, se mantiene una fuerza constante.

Una aplicación común del resorte de fuerza constante se puede ver en las cintas métricas utilizadas en aplicaciones domésticas y construcción. Un mecanismo de cinta métrica típico consiste en una delgada cinta metálica enrollada alrededor de un tambor interno dentro de una carcasa de plástico. Cuando la cinta de medición se extrae y se bloquea, se fuerza al resorte. Una vez que se libera el bloqueo, la cinta se retrae automáticamente en la carcasa de plástico. Esta retracción se logra debido a la acción de retroceso del rollo, que funciona como un resorte de fuerza constante.

Muchos otros dispositivos que cuentan con una retracción automática también hacen uso del resorte de fuerza constante. Algunos ejemplos incluyen cinturones de seguridad de automóviles, contrapesos de ventanas, sillones reclinables y pistolas de grapas. En todas estas aplicaciones, la fuerza generadora del dispositivo debe ser consistente, comportarse de la misma manera cada vez que actúa dentro de un espacio pequeño. Los resortes de fuerza constante cumplen estas dos condiciones, ya que ejercen una fuerza constante y también se pueden enrollar firmemente, ajustando una gran longitud de cinta en un área de tamaño modesto.