恒力弹簧

       商场，银行或写字楼办公场所经常会采用能自动关闭的玻璃门，而它之所以能自动关闭，很可能是由于恒力弹簧的作用。恒力弹簧广泛用于日常应用，从闭门器到绳索和软管卷收器，再到运动器材、玩具、电动机等，恒力弹簧以惊人的高频率和一致性施加力。

     （1） 恒力弹簧

       1678年，英国力学家罗伯特.胡克概述了力与弹性的关系，提出了胡克定律，F=kX。根据胡克定律，将弹簧拉伸或压缩一定距离 (X) 所需的力 (F) 以与该距离成比例线性关系的方式变化，其中 k 是代表弹簧刚度的常数。理想情况下，恒力弹簧会在给定的运动范围内施加一致的力，重复而不会改变。实际上，恒力弹簧与所有弹性体一样，受到其材料应力极限的限制。如果超出材料应力极限，它们就会变形，或者随着时间的推移随着材料疲劳而开始减弱。因此，胡克定律确实适用于恒力弹簧。然而，正是恒力弹簧的制造方式及其特殊的物理特性导致了术语“恒力”。通过仔细观察恒力弹簧的物理特性，我们可以更好地理解恒力这个名称的由来。

       恒力弹簧通常由钢制成，通过将一块扁平钢包裹在鼓上或通过将钢带缠绕在自身周围（具有几乎恒定的半径）来制造。弹簧安装在其应用中，弹簧的一端连接到负载。当负载的运动导致弹簧相对于其静止状态缠绕时，弹簧会表现出扭矩力。弹簧想要返回到其静止状态，因此它对负载施加力。

       在应用中，恒力弹簧处于预张紧状态。将钢带缠绕在自身周围或将其缠绕在鼓上的行为使结构处于张力状态。如果在这种张力状态下测量弹簧的力，它不会为零。换句话说，恒力弹簧在静止位置具有可测量的力。当负载抵抗弹簧移动时，弹簧沿圆周方向移动相对较短的距离（最常见的是沿初始风的方向，导致直径略有减小）。如果我们比较加载状态下的弹簧力值与静止状态下的力值，我们会发现力的差异相对较小。更一般地说，在物理学领域之外，弹簧的静止状态和加载状态之间的微小力差异被认为是微不足道的。因此，弹簧的力被称为“恒定”。实际上，恒力弹簧施加的力接近恒力。