Nguyên lý làm việc của mùa xuân là gì?

Máy lò xo

Nguyên lý làm việc của lò xo

Lò xo là một bộ phận cơ khí thông thường và nguyên lý làm việc của nó dựa trên hai khái niệm cốt lõi: độ đàn hồi và sự cân bằng lực. Chúng ta có thể hiểu cơ chế của nó một cách rất đơn giản.

1. Lực biến dạng đàn hồi và lực phục hồi

Biến dạng tạo ra lực: Đặc tính quan trọng nhất của lò xo là tính đàn hồi. Điều này có nghĩa là khi một ngoại lực cố gắng kéo căng hoặc nén nó, hình dạng của lò xo sẽ ​​thay đổi (tức là xảy ra biến dạng).
"Sự miễn cưỡng" vốn có: Sự biến dạng này không phải là vĩnh viễn. Vật liệu của lò xo tạo ra một lực chống lại sự biến dạng mà chúng ta gọi là lực phục hồi hay lực đàn hồi. Hướng của lực này luôn ngược chiều với hướng của ngoại lực gây biến dạng.
Trở về trạng thái ban đầu: Chỉ cần ngoại lực không vượt quá một giới hạn nhất định (mà chúng ta gọi là giới hạn đàn hồi) thì khi ngoại lực mất tác dụng, lực phục hồi này sẽ kéo hoặc đẩy lò xo về hình dạng ban đầu, không bị ứng suất.

2. Mối quan hệ giữa biến dạng và lực (Giải thích đơn giản về định luật Hooke)

"Bạn kéo càng lâu thì nó càng kéo về phía sau chặt hơn": Lực phục hồi của lò xo tỷ lệ thuận với mức độ biến dạng của nó (khoảng cách nó bị kéo căng hoặc bị nén).
Lực nhỏ, lực cản nhỏ: Nếu bạn chỉ tác dụng một lực nhỏ vào lò xo thì biến dạng của nó nhỏ và lực phục hồi cũng nhỏ.
Lực lớn, lực cản lớn: Nếu bạn tác dụng một lực lớn hơn, kéo căng hoặc nén lò xo thêm nữa thì lực hồi phục sinh ra bên trong sẽ lớn hơn, cố gắng đẩy bạn ra xa hoặc tự kéo nó lại.

3. Lưu trữ và giải phóng năng lượng

Tích trữ năng lượng: Quá trình tác dụng ngoại lực vào lò xo và làm cho nó biến dạng thực chất là tích trữ cơ năng dưới dạng thế năng đàn hồi bên trong lò xo. Bạn có thể tưởng tượng nó giống như việc lên dây cót cho một cơ chế hoạt động đồng hồ.
Giải phóng năng lượng: Khi một lò xo bị nén hoặc kéo căng được giải phóng, thế năng đàn hồi mà nó tích trữ sẽ chuyển thành động năng, do đó thực hiện công. Ví dụ, đây là nguyên lý đằng sau súng đồ chơi bắn đạn hay bộ giảm xóc ô tô hấp thụ va chạm.

4. Tóm tắt các chức năng cốt lõi

Giảm chấn và hấp thụ sốc: Lò xo có thể hấp thụ năng lượng từ các va chạm và rung động rồi giải phóng dần dần theo thời gian, bảo vệ kết cấu (chẳng hạn như hệ thống hấp thụ chấn động của ô tô). Đo lường và Định vị: Trong cân, độ biến dạng của lò xo có thể được sử dụng để đo trọng lượng; trong nhiều thiết bị cơ khí, nó được sử dụng để đưa các bộ phận về vị trí ban đầu sau khi hoàn thành công việc (chẳng hạn như ở các nút và công tắc).
Cung cấp áp suất không đổi: Lò xo có thể được sử dụng để cung cấp áp suất hoặc lực kẹp liên tục, ổn định giữa hai vật thể (chẳng hạn như trong kẹp quần áo hoặc bút).