Calculateur de ressort

Un ressort idéal exerce une force de rappel proportionnelle à son déplacement par rapport à l'équilibre. La loi de Hooke exprime cette relation par F = −kx, où k est la raideur et x le déplacement. Le signe moins indique que la force s'oppose au déplacement. Ce calculateur affiche l'intensité de la force, soit la valeur absolue de kx, tandis que sa direction physique reste orientée vers l'équilibre. La raideur mesure la rigidité en newtons par mètre. Plus elle est élevée, plus il faut de force pour une même extension ou compression. L'énergie potentielle élastique vaut la moitié de k multiplié par x au carré et représente le travail stocké lors de la déformation depuis l'équilibre. Elle n'est jamais négative dans ce modèle idéal, car le déplacement est élevé au carré, même si la force algébrique change de signe lorsque le déplacement s'inverse. L'ajout d'une masse crée un oscillateur harmonique simple lorsque l'amortissement, les frottements, les décalages dus à la gravité et la masse du ressort sont négligeables. Sa période est T = 2π√(m/k), et sa fréquence est l'inverse de la période. Un ressort plus raide oscille plus vite, tandis qu'une masse plus grande ralentit l'oscillation. L'amplitude ne modifie pas la période idéale, même si elle change la force maximale et l'énergie stockée. Pour k = 200 N/m, un déplacement de 0.1 m et une masse de 2 kg, l'intensité de la force vaut 20 N et l'énergie élastique 1 J. La période idéale correspondante est d'environ 0.63 s et la fréquence de 1.59 Hz. Ces valeurs décrivent de petites oscillations autour de l'équilibre. Dans un montage vertical, la gravité déplace l'équilibre, mais ne modifie pas la fréquence idéale des petites oscillations d'un ressort linéaire. Les ressorts réels s'écartent du modèle. Les spires ont une masse, les matériaux une limite élastique, les fixations ajoutent de la souplesse et l'air ou les frottements dissipent de l'énergie. Une grande déformation peut rendre la raideur non linéaire. Les ressorts de traction à spires jointives peuvent présenter une tension initiale, et les ressorts de compression peuvent flamber s'ils sont mal guidés. Ne supposez jamais qu'un résultat linéaire reste sûr au-delà de la course, de la charge, de la durée de vie en fatigue ou de la hauteur à spires jointives indiquées par le fabricant. Utilisez ce calculateur pour l'étude de la physique, le prédimensionnement de mécanismes, l'estimation des vibrations et la cohérence entre force, énergie et fréquence. Mesurez le déplacement depuis l'équilibre sous charge adapté au problème et utilisez la masse mobile effective, qui peut inclure une fraction de la masse du ressort et des fixations. Pour les machines, suspensions, dispositifs de lancement ou conceptions critiques pour la sécurité, prenez en compte précharge, amortissement, résonance, tolérances, fatigue, facteurs de choc et conditions aux limites avec des méthodes d'ingénierie validées.