Resorte de torsión

Barras de torsión en la suspensión del eje trasero de un automóvil.
Barras de torsión en la suspensión del eje trasero de un automóvil.
Una trampa para ratones con un resorte helicoidal 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:

  • La barra de torsión es una pieza prismática recta y rígida de metal o goma, que al ser retorcida absorbe la fuerza aplicada alrededor de su eje mediante tensión cortante cuando se ejerce un esfuerzo de torsión en alguno de sus extremos. De este principio también se deriva otro resorte más delicado, denominado fibra de torsión, que consiste en un alambre metálico o en una fibra de sílice, cuarzo fundido o seda tensada por el efecto de un peso, que puede retorcerse libremente sobre su eje, y que se usa en aparatos de medición muy sensibles como los péndulos de torsión.
  • El otro tipo es el resorte helicoidal de torsión, que se compone de un alambre metálico o de un fleje enrollado en forma de hélice sobre el cual se ejercen momentos flectores en los extremos. Aunque la hélice completa pueda considerarse como un tornillo sometido a torsión, en realidad el alambre en sí mismo no está sometido a torsión, por lo que la terminología puede resultar confusa. Esta situación es especialmente patente en los resortes espirales, donde el fleje que forma el muelle (a pesar de que al tensarlo debe arrollarse sobre un eje aplicando un momento de giro) no experimenta una torsión propiamente dicha, si no que en realidad trabaja a flexión como si fuese una ballesta arrollada sobre sí misma.

Coeficiente de torsión

La barra de torsión es un ejemplo de resorte de torsión sometido a un esfuerzo de torsión efectivo.

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 es el esfuerzo de torsión ejercido por el resorte en newton-metros, y es el ángulo de giro desde la posición de equilibrio en radianes. 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:

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