En el siglo XVII, al estudiar los resortes y la elasticidad, el físico Robert Hooke observó que para muchos materiales la curva de esfuerzo vs. deformación tiene una región lineal. Dentro de ciertos límites, la fuerza requerida para estirar un objeto elástico, como un resorte de metal, es directamente proporcional a la extensión del resorte. A esto se le conoce como la ley de Hooke, y comúnmente la escribimos así: F=−kx Donde F es la fuerza, x la longitud de la extensión o compresión, según el caso, y k es una constante de proporcionalidad conocida como constante de resorte, que generalmente está en N/m. Aunque aquí no hemos establecido explícitamente la dirección de la fuerza, habitualmente se le pone un signo negativo. Esto es para indicar que la fuerza de restauración debida al resorte está en dirección opuesta a la fuerza que causó el desplazamiento. Jalar un resorte hacia abajo hará que se estire hacia abajo, lo que a su vez resultará en una fuerza hacia arriba debida al resorte. Al abordar problemas de mecánica que implican elasticidad, siempre es importante asegurarnos de que la dirección de la fuerza de restauración sea consistente. En problemas simples a menudo podemos interpretar la extensión x como un vector unidimensional. En este caso, la fuerza resultante también será un vector de una dimensión, y el signo negativo en la ley de Hooke le dará la dirección correcta. Cuando calculemos x es importante recordar que el resorte también tiene una longitud inicial L0. La longitud total L del resorte extendido es igual a la longitud original más la extensión, L=L0+x. Para un resorte bajo compresión sería L=L0−x. 1 El polipasto o aparejo es un sistema de poleas móviles, unidas con una o varias poleas fijas. En el caso ideal la ganancia o ventaja mecánica es igual al número de segmentos de cuerda que sostienen la carga que se quiere mover, excluido el segmento sobre el que se aplica la fuerza de entrada. El rozamiento reduce la ganancia mecánica real, y suele limitar a cuatro el número de poleas. El aparejo puede ser factorial, potencial y diferencial. Ilustración 1. Aparejo factorial 2 Ilustración 2. Ventaja mecánica de distintos aparejos tipo potencial Aparejo factorial: se combinan igual número de poleas fijas y móviles; de donde se deduce que el esfuerzo necesario es igual a la resistencia dividida por el número total de poleas de que está construido el aparejo. Aparejo potencial: se combina un número cualquiera de poleas móviles con una fija. De acuerdo con la figura, la primera polea móvil partiendo de abajo hacia arriba, reduce la fuerza necesaria para equilibrar la resistencia a la mitad de esta, la segunda polea reduce esta mitad a la cuarta parte, la tercera a la octava y así sucesivamente. Aparejo diferencial: consta de una doble polea fija, de radios desiguales y una polea móvil, poleas que se encuentran enlazadas por una cadena sin fin o cerrada. Cuando la doble polea fija, gira en el sentido de las agujas de un reloj, la polea fija de menor radio da cordel y la más grande toma; como al dar una vuelta la polea pequeña da menos de lo que la grande toma, la consecuencia es que P = Q(R-r)/2R. Estos aparatos se accionan mecánicamente, en muchas ocasiones con aire comprimido como elemento motor si las potencias son bajas. En estos casos es necesario dotar a los mecanismos de un freno de cinta para evitar el retroceso de la carga. Ilustración 3. Aparejo diferencial Del francés ressort. Un resorte es una pieza elástica con capacidad para almacenar y liberar energía sin producir ninguna deformación cuando termina de realizar la fuerza con la cual sostienen una carga pesada. TIPOS DE RESORTES ACORDE AL TIPO DE CARGA A SOPORTAR Resortes de torsión 3 Funciona como elemento de giro o torsión, ya que posee propiedades elásticas, donde llega a reservar energía mecánica al momento de realizar el giro y luego la devuelve cuando finaliza el proceso. Este libera una fuerza que llega hacer proporcional al número de giros que realiza. Resortes de doble torsión Se trata de dos resortes de torsión integrados en una sola pieza, ambos se unen a través de un puente hecho con el mismo alambre que los resortes. Suelen producir una mayor fuerza que los resortes tradicionales de una torsión. Son elaborados con un tamaño que oscila desde los 1.52 mm a los 2.54 mm. Resorte de compresión Es el tipo de resorte que puede llegar a soportar cualquier tipo de presión. Pueden ser elaborados de forma cilíndrica, biónicos, cónicos, etc. Resorte entrelazable Es un tipo de resorte de tensión que sus extremos pueden conectarse para así crear la forma de un cinturón. Son elaborados con un tamaño que oscila entre los 1.52 mm y los 2.54 mm. Resorte de flexión Es aquel resorte compuesto por espirales o arandelas que son mucho más elásticos, si una de estas se rompe no genera daño alguno en el resorte. Resorte de tracción Son los resortes que solo hacen uso de una fuerza de tracción. Estos poseen dos ganchos en sus extremos que se aferran y se ajustan a él. Los modelos de fabricación son diversos, como es el giratorio, cerrado, abierto, catalán, inglés, alemán, etc. Poseen ganchos en sus puntas que le permiten colocarse en cualquier lugar. 4 TIPOS DE RESORTES SEGÚN SU FORMA Resorte en espiral Se trata de resortes de torsión los cuales no necesitan de un gran espacio axial. Son de gran uso en el área de la juguetería mecánica y en relojería, debido a su gran diversidad de espiral que están situados de manera muy juntos. Estos resortes están conformados por una lámina de acero elaborado en base a acero inoxidable. Resorte helicoidal cilíndrico Son aquellos resortes que su fabricación engloba el uso de una amplia variedad de materiales, entre ellos se destaca el acero. Suele contener espiras gruesas que superan en grosor a los demás tipos de resortes. Estos son elaborados en caliente. Resorte laminar Tipos de resortes elaborados en base a láminas de acero o de cualquier otro material que son colocados sea de forma recta o curva uno arriba de la otra. Son de gran utilidad en la fabricación automotriz, ya que logran amortiguar muy bien los golpes generados cuando se conduce por carreteras imperfectas, las cuales poseen hoyos donde constantemente cae el vehículo. Estos resortes durante la elaboración de los automóviles son colocados entre el eje de la rueda y el chasis. Resorte helicoidal cónico 5 Se trata de resortes que se destacan por su gran rigidez, donde se torna más grueso al momento en que la carga aumenta, pero que al desaparecer la carga, su forma retorna a su punto inicial. Anillos Estos resortes poseen espirales de alambre cerrados que en total no supera los dos espirales. Comúnmente se utilizan para los anillos de llaveros. Son fabricados con tamaños que varían entre 1.52 mm y 2.54 mm. 6
