Costante elastica: il unico numero che definisce una molla

**Mantenere una forza.** Una molla di valvola, un fermo a scatto, una molla di spazzola, una molletta per il bucato. Ciò che conta è la forza nella posizione di lavoro, e il fatto che varia pochissimo con l'usura. Una molla morbida con una buona precompressione svolge questo compito meglio di una rigida, perché la forza diminuisce lentamente. **Accumulare energia.** Una molla motrice, una catapulta, un giocattolo a molla. Ciò che conta è l'energia totale, cioè l'area sotto la linea forza-deflessione, quindi una corsa lunga vale più di una forza elevata. **Assorbire un urto.** Una molla di sospensione, un respingente, un fermaporta. Ciò che conta è quanto può comprimersi mantenendo accettabile la forza, e il nemico è il fondo corsa, dove la forza diventa verticale. **La costante elastica lega insieme tutti e tre.** Si misura in newton per millimetro (o libbre per pollice), e una molla elicoidale la mantiene costante su quasi tutta la sua corsa. Questa linearità non è una legge di natura, ma una proprietà della geometria: smette di valere quando le spire iniziano a toccarsi. **Due cose che la costante elastica NOT non ti dice.** Quanta forza agisce sulla molla quando è a riposo, cioè la **precompressione**, determinata dal montaggio e non dalla molla. E fino a che punto può spingersi prima che si rompa qualcosa, che è una questione di sollecitazione e l'argomento dei prossimi gradini.

**Non misurare un solo punto.** Una singola forza e una singola lunghezza non dicono nulla, perché non si conosce la lunghezza libera da cui è stata misurata la forza, e non si può verificare se la molla è lineare. **Misurare prima la lunghezza libera**, con la molla appoggiata sul banco e senza che nulla la tocchi. Annotarla. Per una molla di trazione misurare tra le facce interne dei ganci, e indicarlo nella nota, perché esistono tre convenzioni che differiscono di una spira. **Poi prendere almeno cinque punti** lungo il campo di lavoro. Appendere pesi noti a una molla di trazione, oppure comprimere una molla di compressione in una morsa contro un dinamometro. Registrare carico e lunghezza, non carico e deflessione: la deflessione è calcolata, e registrarla nasconde un errore nella lunghezza libera. **Tracciare il grafico e osservare la retta.** Una retta dritta significa che la costante elastica è la pendenza. Una retta che si piega VERSO L'ALTO alla fine indica che le spire iniziano a toccarsi, oppure che una molla di trazione ha esaurito il gioco dei ganci. Una retta che non passa per la lunghezza libera indica che la molla ha una tensione iniziale: normale su una molla di trazione, un difetto su una molla di compressione. **Calcolare la pendenza solo sulla parte rettilinea.** Ricavare la costante dal primo e dall'ultimo punto è l'errore più comune, perché l'ultimo punto è di solito quello che è uscito dalla parte rettilinea. **Contare le spire attive** mentre si è al lavoro: spire totali meno quelle morte a ciascuna estremità. Su una molla di compressione squadrata e rettificata sono circa due. Se la costante calcolata dalla geometria e quella misurata differiscono di più di circa il 10%, si è sbagliato il conteggio delle spire attive o si è misurato male il filo.

**Contatto tra le spire.** Comprimendo una molla di compressione abbastanza, ogni spira tocca quella vicina. A quel punto è un tubo d'acciaio: la rigidezza diventa di fatto infinita e ciò che la spinge sta ora caricando una colonna piena. Nessun progetto è pensato per raggiungere questo punto, e moltissime cose ci arrivano. **Esaurimento del gancio.** Una molla di trazione tirata con forza sufficiente raddrizza i suoi occhielli terminali prima che le spire facciano qualcosa di interessante. La curva forza-deflessione si ammorbidisce e poi il gancio si apre, in modo permanente. **Deformazione permanente.** Caricata oltre il limite di snervamento del filo, una molla non si rompe: torna più corta di com'era all'inizio. La rigidezza non cambia, ma tutte le forze sono ora inferiori perché la lunghezza libera è diminuita. È il guasto silenzioso, ed è il motivo per cui una molla che «si è indebolita» quasi sempre risulta corta piuttosto che morbida. **Instabilità per flessione (carico di punta).** Una molla di compressione lunga e sottile non si comprime in linea retta, ma scatta lateralmente. Non è affatto un cedimento di resistenza e ha un proprio gradino. **Surge (onda di compressione).** Se sollecitata abbastanza rapidamente, le spire di una molla entrano in risonanza e un'onda si propaga lungo di essa. La molla sopporta allora sollecitazioni molto superiori a quelle suggerite dalla deflessione di esercizio. È la ragione per cui per le molle delle valvole si specifica una frequenza naturale. **Il filo conduttore:** ciascuno di questi è un limite sulla DEFLECTION, non sulla rigidezza. Una molla è lineare e ben comportata fino al punto in cui smette di esserlo, e sapere dove si trova quel punto conta più della rigidezza stessa.