Wie Federn Arbeit tun, tun, wie Federn speichern Energie
Ich f Sie wie ich sind und Sie lieben es, Dinge in Stücke, sind Federn deinen Erzfeind. Versuchen Sie, ein Gerät oder eine Maschine setzen später wieder zusammen und es sind die Quellen, die Sie oft besiegen: nur wo sie gehen und wie auf der Erde passen sie wieder zurück? In ihrer bekannten Form, sind Federn Spulen aus Metall Einscheibensicherheitsglas, die Dinge wieder in einer bestimmten Position zu helfen, aber sie können auch Energie (wie in Auto Suspension) zu absorbieren, verwendet werden, oder lagern Sie es für längere Zeit (wie in Uhren ). Sie können Federn in der alles von automatischen Türen Kugelschreiber finden. Werfen wir einen genaueren Blick auf, wie sie funktionieren!
Foto: Taut Edelstahl Schraubenfedern auf einer Schreibtischlampe. Schraubenfedern haben alle die gleiche Grundspiralform, sondern kommen in allen Größen, von den winzig kleinen, die Sie in Kugelschreibern zu den riesig denjenigen finden, die sich um Stoßdämpfern auf Autos.
Was ist eine Feder?
Foto: Machen Sie eine Papierfeder durch eine Spirale auf einem Blatt Papier oder eine Karte zu ziehen. Dann einfach um die Linie mit einer Schere schneiden. Sie werden überrascht sein, wie federnd in diesem Frühjahr ist!
Sie können aus mehr oder weniger alles, sogar Papier oder Orangenschale eine Feder machen! -aber die Arten von Federn wir in Maschinen verwenden effektiv arbeiten nur, wenn sie steif genug sind, um eine Zugkraft und robust genug, um zu wider gestreckt oft werden ohne zu brechen. Typischerweise bedeutet, dass sie aus Materialien wie rostfreiem Stahl oder harte Legierungen wie Bronze gemacht werden müssen. Einige Legierungen haben eine Eigenschaft namens Formgedächtnis. das heißt, sie natürlich elastisch sind. Brillenfassungen werden oft aus einer Nickel - Titan-Formgedächtnislegierung Nitinol genannt, verkauft unter Markennamen wie Flexon®.
Wie funktioniert eine Federarbeit?
Stellen Sie sich ein Stück geraden Stahldraht haben etwa 10 cm (4 Zoll) lang so etwas wie eine lange Büroklammer Sie ausgepackt haben. Wenn Sie es mit den Fingern ziehen, ist es extrem schwierig, es zu strecken. Spule es um einen Bleistift und mit ein wenig Aufwand kann man machen Sie sich eine kleine, aber perfekt funktionierende Feder. Nun ziehen oder mit den Fingern drücken und Sie werden Sie es dehnen und quetschen ganz leicht finden können.
Warum hat sich diese einmal stur Stück Metall plötzlich so kooperativ geworden? Warum ist eine Feder einfach zu dehnen und quetschen, wenn das gleiche Stück Metall in Form eines Drahtes, war so ungern Form in erster Linie ändern?
Wenn das Material in seiner ursprünglichen Form ist, Recken es sich um Atom aus ihrer Position in dem Metallkristallgitter und das ist relativ schwer zu tun zerren. Wenn Sie eine Feder machen (wie Sie entdecken, wenn Sie eine Büroklammer versuchen Biegen), haben Sie ein wenig arbeiten, um das Metall in Form zu biegen, aber es ist bei weitem nicht so schwierig. Wie Sie den Draht biegen, verwenden Sie Energie in dem Prozess und ein Teil dieser Energie wird in der Feder gespeichert; es ist vorgespannt, mit anderen Worten. Sobald die Feder ausgebildet ist, ist es einfach, seine Form ein wenig mehr zu ändern: Je mehr Wicklungen aus Metall eine Feder hat, desto leichter ist es zu strecken oder zu quetschen. Sie haben nur um einen kleinen Betrag und die gesamte Feder jedes Atom in einer Spiralfeder verschieben kann durch eine überraschende Menge oder Squeeze strecken.
Federn sind für die Speicherung oder Absorption von Energie. Wenn Sie eine Schub- oder Zugkraft verwenden, um eine Feder zu strecken, sind Sie mit so einem Abstand eine Kraft über, in der Physik ausgedrückt, sind Sie Arbeit tun und Energie. Je enger die Feder, desto schwieriger ist es zu verformen, desto mehr Arbeit, die Sie zu tun haben, und desto mehr Energie, die Sie benötigen. Die Energie, die Sie verwenden, ist nicht alles verloren: die meisten davon als potentielle Energie in der Feder gespeichert wird. Lassen Sie eine gestreckte Feder und Sie können es verwenden, Arbeit für Sie tun. Wenn Sie eine mechanische Uhr oder Uhr winden, sind Speichern Sie Energie, die durch eine Feder angezogen wird. Da die Feder lockert, wird die Energie langsam die Gänge innen und drehen Sie die Hände um das Ziffernblatt für einen Tag oder mehr an der Macht freigegeben. Katapulte und Armbrüste arbeiten in ähnlicher Weise, außer dass sie Drehungen elastischer verwenden für ihre Federn anstelle von Spulen und Spiralen aus Metall.
Arten von Federn
Foto: Blattfeder Rohsuspension für diesen alten Eisenbahn-LKW liefern.
Man könnte denken, eine Feder eine Feder ist ein feder aber Sie würden falsch sein! Es gibt mehrere ganz verschiedene Arten. Die bekanntesten sind Schraubenfedern (wie die, die Sie in Stiften und finden wir, dass wir oben von einer Büroklammer aus): Zylinder aus Draht um einen Kreis von festen Radius gewickelt. Spiralfedern sind ähnlich, aber die Spule wird zunehmend kleiner, wenn Sie das Zentrum erreichen; unsere Papierfeder ist ein Beispiel. Die zarte Spirale, die Zeit in einer Uhr zu halten hilft, ist ein weiteres Beispiel für eine Feder wie diese. Schenkelfedern arbeiten wie die elastischen in einem Katapult oder ein elastisches Band immer wieder zwischen den Fingern verdreht: proper diejenigen sind aus steifen Metallstücke, die auf ihre eigene Achse drehen. Blattfedern sind Stapeln von gekrümmten Metallstangen, die die Räder eines Autos oder Lastkraftwagen und Eisenbahn biegen nach oben und unten zu glätten und den Höckern Bumps unterstützen.
Was sind Federn verwendet?
Foto: Die Triebfeder von einem Uhrwerk Spielzeug. Wenn Sie das Spielzeug aufzuwickeln, komprimieren Sie die Feder in einem viel engeren Raum, Energie zu speichern, die freigegeben ist, wenn das Spielzeug zu bewegen beginnt.
Öffnen Sie mit einem Kugelschreiber (einer von denen mit einer Schaltfläche klicken, um den Ball zurückziehen) und Sie werden eine Feder im Inneren zu finden. Schauen Sie unter einem Auto und es gibt Quellen auch dort und helfen, die Stoßdämpfer, die Unebenheiten in der Straße zu glätten. Es gibt Quellen in Uhren, wie wir bereits gesehen haben. Und es gibt eine Feder in einem Auto-Tachometer (zumindest eines der altmodischen mechanischen ist). Sobald Sie Frühjahr Spek gestartet haben, werden Sie feststellen, Sie Federn überall sehen können!
Welche Materialien sind Federn aus?
Foto: Wann ist eine Feder nicht eine Feder? Viele alltägliche Dinge brauchen „Frühling“, auch wenn sie nicht Federn sind. Zum Beispiel wird der Kunststoff Revers-Clip dieses Füllfederhalter zu biegen entworfen (in einen Umfang), so bleibt er fest in der Tasche. Es ist nicht eine Feder als solche, aber es gewesen ist sorgfältig auf genau die gleiche Art und Weise gestaltet.