Torzní pružina

Past na myši se spirálovou torzní pružinou.

Torzní pružina (též zkrutná pružina) je pružina namáhaná krutem, zkrucováním a kroucením, z latiny torzí. Jde o pružnou tyč, pás nebo vinutou spirálu, která při zkrutu akumuluje mechanickou energii. +more Moment síly je pak přímo úměrný úhlu zkrutu. Torzní pružiny se vyrábějí z oceli nebo jiných kovů, z pryže a umělých hmot, jemné torzní pružiny mohou být také z hedvábných, skelných nebo křemenných vláken.

Zkrutný součinitel

Pokud není pružina namáhána za svou mez pružnosti, platí zde úhlová forma Hookeova zákona:

: \tau = -\kappa\theta\,

kde \tau\, je moment síly vyvíjený pružinou v Newtonmetrech a \theta\, je úhel zkrutu od ekvilibria v radiánech. \kappa\, je konstanta s jednotkou Newtonmetr / radián, nazývaná zkrutný součinitel (torzní koeficient), zkrutný modul pružnosti nebo jen pružinová konstanta, odpovídající momentu potřebnému ke zkroucení pružiny o úhel 1 radiánu. +more Jde o analogii k pružinové konstantě u přímé pružiny.

Energie U v Joulech, uložená do torzní pružiny, je:

: U = \frac{1}{2}\kappa\theta^2

Použití

Video oscilujícího modelu torzního kyvadla Torzní pružiny se používají v mnoha velmi rozmanitých aplikacích, následující příklady jsou seřazeny od nejhrubších k nejjemnějším.

* Náprava s torzní tyčí používá torzní tyče (též torzní stabilizátory), tedy torzní pružiny, k odpružení náprav nákladních i osobních automobilů, stavebních strojů, tanků a podobně. Odpružená náprava zajišťuje, aby se kola stále dotýkala i nerovné vozovky, přičemž současně zajišťuje hladké ovládání vozidla. +more Nerovnosti povrchu země se pak nepřenášejí (tolik) na vozidlo, vyrovnává se tak jeho vertikální trajektorie.

* Velké vinuté torzní pružiny se používají jako protiváha hmoty garážových vrat. Podobný systém se používá pro otevírání víka zavazadlového prostoru u automobilů.

* Vinuté torzní pružiny se používají v tradičních pastech na myši a potkany.

* Malé vinuté torzní pružiny se často používají pro otevírání či zavírání dvířek a víček malých spotřebních předmětů, jako jsou digitální fotoaparáty nebo přehrávače kompaktních disků.

* Torzní kyvadlo používané v tzv. ročních hodinách tvoří vodorovný setrvačník, uprostřed zavěšený na tenkém kovovém pásku. +more Pohybová energie setrvačníku zkrucuje torzní pružinu, jejíž polohová energie potom urychluje pohyb setrvačníku opačným směrem. Setrvačník se otáčí střídavě oběma směry a celek funguje podobně jako běžné kyvadlo.

* Torzní váhy se užívají k měření velmi malých sil, které vyvažuje moment zkrucovaného jemného závěsu. Poprvé je použil Charles-Augustin de Coulomb roku 1777 k měření silového působení elektrických nábojů a roku 1798 Henry Cavendish k měření gravitačního působení (což později umožnilo určení gravitační konstanty).

* Čip DMD (Digital micromirror device) je srdcem mnoha videoprojektorů. Používá statisíce mikroskopických zrcátek na miniaturních torzních pružinách vyrobených na křemíkovém povrchu. +more Každé zrcátko představuje jeden pixel a vychyluje se statickým napětím. Podle polohy zrcátka bude bod obrazu jasnější nebo temnější.

Odkazy

Reference

Literatura

Detaily ohledně Coulombova pokusu. +more * . Ukazuje obrázky Coulombovy torzná rovnováhy a popisuje Coulombovy příspěvky k torzní technologii. * . Popisuje Nicholsův radiometr. * . Popis použití torzní váhy při hledání ropy, včetně obrázků stroje z roku 1902.

Externí odkazy

[url=https://web. archive. +moreorg/web/20080820030520/http://www. magnet. fsu. edu/education/tutorials/java/torsionbalance/index. html]Interaktivní javový tutoriál - torzní rovnováha[/url] * [url=http://www. engineersedge. com/spring_torsion_calc. htm]Kalkulátor torzní pružiny[/url] * [url=https://web. archive. org/web/20070711144347/http://lheawww. gsfc. nasa. gov/~merk/G/Big_G. html]Big G measurement, popis Cavendishova pokusu na University of Washington z roku 1999, ukazuje torzní rovnováhu[/url] * [url=https://web. archive. org/web/20100127020820/http://www. npl. washington. edu/eotwash/experiments/experiments. html]Čtyři torzní rovnováhy použité v současných fyzikálních pokusech[/url] * [url=https://web. archive. org/web/20070818100645/http://www. mssu. edu/seg-vm/pict0349. html]Jak se torzní rovnováha používala pro hledání ropy[/url] * [url=https://web. archive. org/web/20091224150748/http://www. spring-makers-resource. net/torsion-springs. html]Mechanika torzních pružin[/url].

Kategorie:Mechanika pružnosti a pevnosti Kategorie:Strojní součásti Kategorie:Oscilátory