Nella maggior parte dei tipi di molle, la forza esercitata quando quella molla viene compressa e poi rilassata è proporzionale alla distanza per cui è stata allungata. Una molla a forza costante, a differenza di una molla ordinaria, non obbedisce a questa regola. Come risultato del design fisico della molla a forza costante, la potenza con cui rinculo rimane costante. Le molle a forza costante sono, quindi, utili in molte applicazioni in cui è importante una forza di rinculo costante.
Il comportamento delle molle ordinarie può essere descritto da un’equazione matematica nota come legge di Hooke. Questa legge afferma che la forza di una molla di ritorno nella direzione di ritorno è uguale alla distanza dello spostamento della molla dall’equilibrio – in altre parole, quanto è stata allungata – moltiplicata per una costante matematica, la velocità della molla. La molla si ritrae nella direzione opposta a quella in cui è stata tesa. Poiché molti materiali elastici si comportano in questo modo, la legge di Hooke ha ampie applicazioni nel campo della fisica.
La legge di Hooke non si applica alle molle a forza costante perché la loro forza di rinculo rimane costante per tutto il loro raggio di movimento. Ciò è ottenuto dal loro design fisico unico, che consiste in un sottile nastro arrotolato di acciaio. Le molle a forza costante si trovano in uno stato di rilassamento quando sono completamente arrotolate e si caricano di forza quando sono parzialmente o completamente srotolate. Quando viene rilasciata, la molla si riavvolge tirando indietro il nastro esteso in un rotolo stretto. Poiché la forza di rinculo proviene principalmente dalla parte più vicina al rullo arrotolato, viene mantenuta una forza costante.
Un’applicazione comune della molla a forza costante può essere vista nelle misure a nastro utilizzate nelle applicazioni domestiche e nell’edilizia. Un tipico meccanismo per metro a nastro è costituito da un sottile nastro metallico avvolto attorno a un tamburo interno all’interno di un involucro di plastica. Quando il metro viene estratto e bloccato, viene impartita una forza alla molla. Una volta rilasciato il blocco, il nastro si ritrae automaticamente nell’involucro di plastica. Questa retrazione è ottenuta grazie all’azione di rinculo del rullo, che funziona come una molla a forza costante.
Anche molti altri dispositivi dotati di retrazione automatica utilizzano la molla a forza costante. Alcuni esempi includono cinture di sicurezza per automobili, contrappesi per finestrini, sedili reclinabili e pistole per punti metallici. In tutte queste applicazioni, la forza generatrice del dispositivo deve essere coerente, comportandosi ogni volta allo stesso modo agendo in un piccolo spazio. Le molle a forza costante soddisfano entrambe queste condizioni, poiché esercitano una forza costante e possono anche essere avvolte strettamente, adattando una grande lunghezza di nastro in un’area di dimensioni modeste.