Torzní pružina

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Torzní pružina (též zkrutná pružina) je pružina namáhaná zkrucováním čili torzí. Jde o pružnou tyč, pás nebo vinutou spirálu, která při zkrutu akumuluje mechanickou energii. Moment síly je přímo úměrný 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.

Past na myši se spirálovou torzní pružinou.

Zkrutný součinitel[editovat | editovat zdroj]

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. 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[editovat | editovat zdroj]

Torzní pružiny se používají v mnoha velmi rozmanitých aplikacích, následující příklady jsou seřazeny od nejhrubších k nejjemnějším.

  • Torzní tyče (nebo torzní stabilizátory) jsou torzní pružiny používané 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.
  • Torzní katapult nebo onager je středověký obléhací stroj, užívaný už ve starověku. Jeho torzní pružinu tvoří kroucené lano, které po uvolnění prudce otočí ramenem a vymrští těžkou střelu na obléhané hradby.
  • Velké vinuté torzní pružiny se používají jako protiváha hmoty garážových vrat. Podobný systém se používá pro otevírání víka zavazadlového prostoru u automobilů.
  • 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. 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.
  • Čip DMD (Digital micromirror device) je srdcem mnoha videoprojektorů. Používá statisíce mikroskopických zrcátek na miniaturních torzních pružinách vyrobených na křemíkovém povrchu. Každé zrcátko představuje jeden pixel a vychyluje se statickým napětím. Podle polohy zrcátka bude bod obrazu jasnější nebo temnější.

Reference[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Torsion spring na anglické Wikipedii.


Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • CAVENDISH, H.. Scientific Memoirs, Vol.9: The Laws of Gravitation. Příprava vydání MacKenzie, A.S.. [s.l.] : American Book Co., 1900. Dostupné online. Kapitola Experiments to determine the Density of the Earth, s. 59–105.  
  • MCCORMMACH, R.; JUNGNICKEL, C.. Cavendish. [s.l.] : American Philosophical Society, 1996. Dostupné online. ISBN 0-87169-220-1. S. p.335–344.  
  • GRAY, Andrew. The Theory and Practice of Absolute Measurements in Electricity and Magnetism, Vol.1. [s.l.] : McMillan, 1888. Dostupné online. S. p.254–260.  . Detaily ohledně Coulombova pokusu.
  • Charles Augustin de Coulomb biography, Chemistry Dept. [online]. Hebrew Univ. of Jerusalem, [cit. 2007-08-02]. Dostupné online.  . Ukazuje obrázky Coulombovy torzná rovnováhy a popisuje Coulombovy příspěvky k torzní technologii.
  • NICHOLS, E.F.; HULL, G.F. The Pressure due to Radiation. The Astrophysical Journal. 6 1903, roč. 17, čís. 5, s. 315–351. Dostupné online. DOI:10.1086/141035.  . Popisuje Nicholsův radiometr.
  • Torsion balance, Virtual Geoscience Center [online]. Society of Exploration Geophysicists, [cit. 2007-08-04]. Dostupné online.  . Popis použití torzní váhy při hledání ropy, včetně obrázků stroje z roku 1902.
  • Encyclopaedia Britannica, 9th Ed.. 6. vyd. [s.l.] : Werner Co., 1907. Dostupné online. Kapitola Charles Augustin de Coulomb, s. 452.  

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

Video oscilujícího modelu torzního kyvadla