Resorte de torsión

Un resorte de torsión es un tipo de muelle que trabaja cuando se somete a torsión, esto es, mediante su elasticidad es capaz de almacenar energía mecánica cuando es girado y puede devolverla en forma de un movimiento de giro cuando se libera.^[1]​ La cantidad de fuerza que libera es proporcional al ángulo total en que se ha girado. Existen dos tipos:

Mientras que el resorte no alcance su límite elástico, el resorte de torsión debe obedecer la forma angular de la ley de Hooke:^[2]​

donde ${displaystyle au ,}$ es el esfuerzo de torsión ejercido por el resorte en newton-metros, y ${displaystyle heta ,}$ es el ángulo de giro desde la posición de equilibrio en radianes. ${displaystyle kappa ,}$ es una constante con unidades de newton-metros/radianes, que se le llama el coeficiente de torsión, módulo elástico de torsión, ratio o simplemente constante elástica del muelle, igual al esfuerzo de torsión requerido para girar el resorte un ángulo de 1 radián. Este coeficiente es análogo al coeficiente elástico lineal. El signo negativo indica que la dirección del resorte es contrario a la dirección del giro.

La energía U, en julios, almacenada en el resorte de torsión es:

Algunos ejemplos familiares del uso de resortes de torsión son las pinzas de la ropa y las trampas para ratones tradicionales. Otros usos menos conocidos son en los mecanismos de contrapeso en las puertas de garaje, o en los mecanismos de apertura de maleteros de coches. Algunos pequeños resortes se usan para equipos electrónicos como tapaderas de cámaras digitales o reproductores de CD. Otros usos más específicos son:

Los péndulos, las ruedas y los resortes de torsión son ejemplos de osciladores armónicos de torsión que pueden oscilar con un giro rotacional alrededor de su eje de torsión, en sentido horario o antihorario.

Su comportamiento es análogo al de los osciladores longitudinales resorte-masa, siendo la ecuación general del movimiento:

Si la amortiguación es pequeña,

que es el caso de los péndulos y las ruedas de torsión, la frecuencia de vibración es muy cercana a la de resonancia mecánica del sistema:^[3]​

Análogamente, el período es representado por:

La solución general en este caso en que no hay fuerzas conductoras (${displaystyle au =0,}$), llamada la solución transitoria, es:

donde: