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Auteur(s)
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Michel DUCHEMIN : Ingénieur de l’Institut Catholique d’Arts et Métiers de Lille - Ingénieur de l’École Supérieure de Soudure Autogène de Paris - Chef de Produit ferroviaire à la Société Ressorts Industrie
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Dans cet article, nous étudierons différents exemples d’utilisation des ressorts lors de détente, de suspension élastique et de choc.
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1. Détente d’un ressort
Le ressort constitue un accumulateur d’énergie qui peut être utilisée en un temps très court pour le déplacement rapide d’un organe. C’est le cas des ressorts de fermeture de soupape de moteur rapide ou de clapets de sécurité, des ressorts de percussion ou de marquage, des ressorts de disjoncteurs, etc.
Un problème courant est de connaître la vitesse v imprimée à une masse m ou la durée t de la détente. On le résout en égalisant le potentiel élastique W du ressort et l’énergie cinétique U acquise par la masse m en mouvement.
Pour ces applications, on évite les ressorts qui ont des frottements internes ou un amortissement propre comme les ressorts en caoutchouc, par exemple, car ils dissipent en chaleur une partie de l’énergie qu’on leur a fournie. Tous les autres ressorts peuvent être utilisés.
La masse du ressort intervient dans le mouvement de façon assez complexe. On considère généralement qu’un tiers de la masse du ressort participe à la masse m en mouvement.
1.1 Détente rectiligne appliquée directement à une masse entièrement libre
Tous les ressorts peuvent être utilisés mais les ressorts soumis à une charge coaxiale sont plus commodes.
Le ressort de flexibilité F comprimé à une déflexion f 0 exerce une force P 0 = f 0 /F . Au temps t , le point d’application de la masse m a parcouru une course x (figure 1), la déflexion du ressort est f 0 – x et la poussée est :
La masse a acquis une vitesse linéaire vx .
L’égalité entre le potentiel élastique et l’énergie cinétique acquise par la masse s’écrit :
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