Constante, curva e energia

Em um modelo linear, a inclinação de força versus curso é k; na torção, torque versus ângulo fornece a constante angular. A tensão inicial desloca a curva de uma mola de tração. Contato, atrito ou geometria variável podem torná-la não linear.

A área sob a curva de carga representa o trabalho mecânico trocado nesse curso. Para resposta linear a partir de zero, é triangular; com pré-carga, inclui-se o trabalho inicial. Isso não equivale necessariamente a toda a energia disponível no sistema.

Para compressão a partir de carga zero, U=½·k·s². Para abrir uma hélice com tensão inicial F₀, U=F₀·s+½·k·s². Com N e mm, o resultado fica em N·mm: divida por 1000 para expressar em joules.

Com k=4,8400879 N/mm e s=10 mm, a compressão resulta em U≈0,242004 J. Se F₀=15 N, o trabalho de abertura é U≈0,392004 J. É o trabalho externo desde o início do curso informado, não toda a energia histórica do conjunto.

Na torção linear, U=½·M·α·π/180, com M em N·mm e α em graus; o resultado intermediário é N·mm e se divide por 1000 para obter J. Converta graus em radianos porque o trabalho usa deslocamento angular em radianos.

Para M=31,02495 N·mm a 5°, U≈0,00135372 J. O valor corresponde ao modelo corporal linear; não inclui atrito de montagem nem energia dissipada no sistema.