Molla
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Una molla è un oggetto elastico, generalmente fabbricato in acciaio, usato ed ottimizzato per accumulare energia meccanica.
Nella meccanica classica, la molla ideale è il classico esempio di oscillatore armonico.
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[modifica] Classificazione
Le molle sono classificabili in funzione del tipo di deformazione subita dal materiale:
[modifica] A torsione
L'esempio più semplice è una barra vincolata da un estremo e sottoposta a torsione sull'altro, sistema sfruttato nella bilancia di torsione. Più comunemente un filo metallico è avvolto a spirale cilindrica (o a volte conica o biconica) e può operare:
- per compressione
- per trazione
In entrambi i casi ciascun punto del filo è sottoposto ad una leggera torsione su sé stesso, ed il risultato è l'accorciamento o l'allungamento consistente di tutta la spirale. Le molle a trazione, se sottoposte ad allungamento eccessivo possono oltrepassare il limite elastico e danneggiarsi. Le molle a compressione non hanno questo problema perché ad un certo punto le spire si chiudono. Per questo motivo a volte è preferibile utilizzare in trazione molle a compressione attrezzate con un albero passante all'interno e fissato all'estremo opposto.
[modifica] A flessione
Il materiale subisce una flessione laterale.
- a lamina o mensola: una lamina elastica è fissata per una estremità e subisce una forza di flessione all'altra; un esempio è il trampolino della piscina;
- a balestra semplice: due o più lamine sono sovrapposte e fissate per una estremità. Le balestre hanno il limite di dissipare energia per sfregamento tra le lamine;
- a balestra doppia: due o più lamine sono sovrapposte e vincolate per entrambe le estremità. La forza è applicata nella zona centrale;
- a elica cilindrica: una spirale di filo metallico è avvolta a cilindro, vincolata ad una estremità e sottoposta a rotazione sull'altra;
- a spirale piatta: un filo o una banda è avvolta a spirale su un piano, è comunemente usata per accumulate energia negli orologi.
[modifica] Altri tipi
- in gomma: blocchi di gomma possono essere soggetti a sforzi di trazione, compressione, torsione, flessione e taglio;
- a tazza: - detta anche Schnorr o Belleville - un elemento a forma di tazza con un foro centrale può schiacciarsi elasticamente. È usata singolarmente o combinata insieme ad altre in pile o pacchi per ottenere freccia (flessione) o carico (forza) adatta alle singole applicazioni. Può far ottenere grandi quantità di energia meccanica in un piccolo spazio. È anche usata per aumentare la forza di pretensionamento nelle viti (rondella elastica);
- a gas: viene sfruttata l'elasticità di un gas (generalmente aria o azoto) all'interno di un cilindro con pistone.
[modifica] Teoria
Secondo la fisica classica la molla accumula energia potenziale per mezzo dello stiramento dei legami intermolecolari.
La dinamica è definita dalla legge di Hooke, che afferma che l'allungamento di un corpo elastico è direttamente proporzionale alla forza di trazione applicata. Allo stesso modo la contrazione è proporzionale alla forza di compressione. Questo vale entro il limite di deformazione elastica, definito come il limite di forza massima applicata entro il quale il corpo elastico, rilasciato, ritorna alle sue dimensioni precedenti all'applicazione della forza Oltre questo limite i legami atomici si rompono e riarrangiano, e la molla si deforma permanentemente. In diversi materiali questo limite non è definito con precisione e si hanno fenomeni di deformazione con l'uso ripetuto (invecchiamento). In questi casi la legge di Hooke non è rispettata.
