Dans la plupart des types de ressorts, la force exercée lorsque ce ressort est comprimé puis détendu est proportionnelle à la distance sur laquelle il a été étiré. Un ressort à force constante, contrairement à un ressort ordinaire, n’obéit pas à cette règle. En raison de la conception physique du ressort à force constante, la puissance avec laquelle il recule reste constante. Les ressorts à force constante sont donc utiles dans de nombreuses applications où une force de recul constante est importante.
Le comportement des ressorts ordinaires peut être décrit par une équation mathématique connue sous le nom de loi de Hooke. Cette loi stipule que la force d’un ressort de recul dans la direction du recul est égale à la distance du déplacement du ressort par rapport à l’équilibre – en d’autres termes, à quelle distance il a été étiré – multipliée par une constante mathématique, la vitesse du ressort. Le ressort recule dans la direction opposée à celle dans laquelle il a été étiré. Étant donné que de nombreux matériaux élastiques se comportent de cette manière, la loi de Hooke a de larges applications dans le domaine de la physique.
La loi de Hooke ne s’applique pas aux ressorts à force constante car leur force de recul reste constante sur toute leur amplitude de mouvement. Ceci est obtenu grâce à leur conception physique unique, qui consiste en un mince ruban d’acier enroulé. Les ressorts à force constante se trouvent dans un état de relaxation lorsqu’ils sont complètement enroulés et se chargent de force lorsqu’ils sont partiellement ou complètement déroulés. Lorsqu’il est relâché, le ressort recule en tirant le ruban étendu en un rouleau serré. Étant donné que la force de recul provient principalement de la partie la plus proche du rouleau enroulé, une force constante est maintenue.
Une application courante du ressort à force constante peut être vue dans les rubans à mesurer utilisés dans les applications domestiques et la construction. Un mécanisme à ruban typique consiste en un mince ruban métallique enroulé autour d’un tambour intérieur à l’intérieur d’un boîtier en plastique. Lorsque le ruban à mesurer est retiré et verrouillé, une force est transmise au ressort. Une fois le verrou relâché, le ruban se rétracte automatiquement dans le boîtier en plastique. Cette rétraction est obtenue grâce à l’action de recul du rouleau, qui fonctionne comme un ressort à force constante.
De nombreux autres appareils dotés d’une rétraction automatique utilisent également le ressort à force constante. Certains exemples incluent les ceintures de sécurité automobiles, les contrepoids de fenêtre, les sièges inclinables et les agrafeuses. Dans toutes ces applications, la force génératrice de l’appareil doit être cohérente, se comportant à chaque fois de la même manière tout en agissant dans un petit espace. Les ressorts à force constante remplissent ces deux conditions, car ils exercent une force constante et peuvent également être enroulés étroitement, adaptant une grande longueur de ruban dans une zone de taille modeste.