Ressort cylindrique

Le ressort cylindrique ou ressort hélicoïdal ou ressort à boudin est obtenu en enroulant un fil d'acier dure en hélice au tour du cylindre d'où sa forme et son nom. Chaque tour de fil est appelé pire

Types de ressort

On distingue 2 types de ressort cylindrique:

• Le ressort de compression
• le ressort de traction

Le ressort de compression

Il a des spires assez écartées, les extrémités sont en général planes et perpendiculaires à leur axe. La déformation de ce ressort doit être guidée, elle est limitée par le contact des spires

Le ressort de traction

Le ressort de traction est terminé à chacune de ses extrémités par un crochet. Pour chacun de ces ressorts, il existe un allongement maximal au-delà duquel le ressort ne peut plus retrouver se forme initiale, on parle alors de déformation résiduelle. Il faut alors limiter souvent l'allongement au niveau du domaine de la déformation élastique.

Exemple de ressort de compréhension

Les amortisseurs d'une mobylette, le ressort d’une porte mine, certains dynamomètres.
Certains ressorts de traction dits à spire jointive ont leurs spires en contact au repos et ne commence à s'allonger que pour une certaine forme bien déterminée.

Etude de l'allongement

Expérience

Si on applique des forces d'intensité croissantes à un ressort de traction à un ressort de traction à spire non jointive et relevons les différents allongements produits dans un tableau, on constate que à toute force F d'intensité donnée correspond un et un seul allongement, il s'agit donc d'une relation entre les intensités F et les allongements A.

On peut tracer la droite qui lie les différentes valeurs de F ou différentes valeur de A, on obtient un graphe.

Tracé du graphe de la relation A=ƒ(F)

Pour tracer ce graphe, on place sur l'axe horizontal (axe des abscisses) les différentes intensités en F et l'axe vertical (axe des ordonnées) les allongement A obtenus, on joint ensuite les couples (F; A) obtenus. Pour donner une courbe qui est une droite. On dit que la relation qui lie F à A est linéaire, la droite obtenue est appelée courbe d'étalonnage du ressort.

Loi de l'allongement

Les allongements du ressort cylindrique à spire non jointive sont proportionnels aux intensités des forces qui les ont provoquées.

Utilisation de la courbe d'étalonnage

Cette courbe nous permet de trouver rapidement un allongement qui correspond à une force donnée quelconque et réciproquement

Constante et raideur d'un ressort

En calculant les différents rapports F/A on constate qu'il sont presque tous égaux à un nombre K. K est appelé constante de raideur du ressort, on note K=F/A
F en Newton (N)
A en mètre (m)
k en (N/m)

Etalonnage

Etalonner un ressort c'est lui associer les graduations qui permettent d'indiquer pour un allongement quelconque la force qui la provoque.

Marche à suivre

La graduation zéro est obtenue lorsqu'on exerce aucune force sur le ressort ensuite on repère la force F qui correspond à la graduation obtenue à la limite du domaine élastique. On marque ensuite les autres graduations en divisant l'intervalle en O et F en F parties égales.
Chaque division vaut alors 1N pour rendre l'appareil plus précis, chacune de ces divisions peut encore être divisée en 5 ou 10 parties égales. L'appareil ainsi obtenu est appelé le dynamomètre.

Les dynamomètres de laboratoire

Le dynamomètre de laboratoire est un appareil qui contient un ressort de traction, donc l'allongement provoqué par le poids d'un corps suspendu à un crochet est donné par graduation. Pour éviter de dépasser la limite d'élasticité, l'allongement du ressort est limité vers le bas par une butée. La valeur maximale de l'intensité de la force que l'on peut mesurer avec cet appareil est écrite sur le corps du dynamomètre, il existe une tige-guide graduée en Newton (N). Elle a pour but d'un rattrapage du zéro (0).

Caractéristiques d'un bon dynamomètre

Un bon dynamomètre doit être sensible, juste et fidèle.

• Sa fidélité dépend du ressort et l'absence de frottement.
• Sa justesse est assurée par une graduation correcte.
• Sa sensibilité est grande s'il permet de mesurer de faibles intensités de forces.

Plus la constante de raideur du dynamomètre est faible plus le dynamomètre est sensible.