¿Qué es un resorte de fuerza constante?

En la mayoría de los tipos de resortes, la fuerza ejercida cuando ese resorte se comprime y luego se relaja es proporcional a la distancia que se ha estirado. Un resorte de fuerza constante, a diferencia de un resorte ordinario, no obedece esta regla. Como resultado del diseño físico del resorte de fuerza constante, la potencia con la que retrocede permanece constante. Los resortes de fuerza constante son, por lo tanto, útiles en muchas aplicaciones donde es importante una fuerza de retroceso constante.

El comportamiento de los resortes ordinarios se puede describir mediante una ecuación matemática conocida como ley de Hooke. Esta ley establece que la fuerza de un resorte de retroceso en la dirección de retroceso es igual a la distancia del desplazamiento del resorte desde el equilibrio, en otras palabras, qué tan lejos se ha estirado, multiplicada por una constante matemática, la tasa de resorte. El resorte retrocede en la dirección opuesta a aquella en la que se ha estirado. Dado que muchos materiales elásticos se comportan de esta manera, la ley de Hooke tiene amplias aplicaciones en el campo de la física.

La ley de Hooke no se aplica a los resortes de fuerza constante porque su fuerza de retroceso permanece constante en todo su rango de movimiento. Esto se logra gracias a su diseño físico único, que consiste en una delgada cinta de acero enrollada. Los resortes de fuerza constante se encuentran en un estado de relajación cuando están completamente enrollados y se cargan con fuerza cuando están parcial o completamente desenrollados. Cuando se suelta, el resorte retrocede tirando de la cinta extendida hacia atrás en un rollo apretado. Dado que la fuerza de retroceso proviene principalmente de la parte más cercana al rodillo enrollado, se mantiene una fuerza constante.

Una aplicación común del resorte de fuerza constante se puede ver en las cintas métricas utilizadas en aplicaciones domésticas y en la construcción. Un mecanismo típico de cinta métrica consiste en una delgada cinta de metal enrollada alrededor de un tambor interior dentro de una carcasa de plástico. Cuando la cinta métrica se saca y se bloquea, se imparte fuerza al resorte. Una vez que se libera el bloqueo, la cinta se retrae automáticamente hacia la carcasa de plástico. Esta retracción se logra gracias a la acción de retroceso del rollo, que funciona como un resorte de fuerza constante.

Muchos otros dispositivos que cuentan con una retracción automática también utilizan el resorte de fuerza constante. Algunos ejemplos incluyen los cinturones de seguridad de los automóviles, los contrapesos de las ventanas, los asientos reclinables y las grapadoras. En todas estas aplicaciones, el dispositivo que genera fuerza debe ser consistente, comportándose de la misma manera cada vez mientras actúa dentro de un espacio reducido. Los resortes de fuerza constante cumplen con estas dos condiciones, ya que ejercen una fuerza constante y también se pueden enrollar firmemente, encajando una gran longitud de cinta en un área de tamaño modesto.