在人類歷史上,一定很早就有人注意到了樹苗和幼樹的樹枝有很大的撓性,因為許多原始文化利用這一特性,在特制的門后或籠子后楔上一根棍,或者用活結套在一根桿上向下拉;一旦松開張力,這根棍或桿就會往回彈。他們就用這種辦法來捕捉飛禽走獸。
大多數材料都有不同程度的彈性,如果將其彎曲,便會以很大的力量恢復其原形。
實際上,弓就是按這種方式利用幼樹彈性的彈簧;先向后拉弓,然后撒手,讓其回彈。中世紀時,這種想法開始出現在機械上,如紡織機、車床、鉆機、磨面機和鋸。操作者用手或腳踏板給出下壓沖程,將工作機械往下拉,這時用繩索固定在機械上的一根桿彈回,產生往復運動。
彈性材料的抗扭性不壓于它的抗撓性。希臘帝國時期 (大概是公元前4世紀)發明了用搓成的腱繩或毛繩拉緊的扭簧,用以代替簡單的彈簧來加強石弩和拋石機的威力。這時人們開始認識到,金屬比木頭、角質或任何這類有機物質的彈性更大。菲洛 (其寫作年代約為公元前200年)把它作為一項新發現來進行介紹。他估計讀者是難以置信的。凱爾特人和西班牙人的劍的彈性,引起了他的亞歷山大城的前輩的注意。為了弄清楚劍為什么有彈性,他們進行了許多實驗。結果他的師傅克特西比發明了拋石機,拋石機的彈簧是用彎曲的青銅板作成的——實際上是最早的片簧;菲洛本人又進一步改進了這些拋石機。富有創造性的克特西比在發明這種拋石機后,又想出了另一種拋石機—一它利用汽缸內空氣在受壓的情況下產生的彈性工作。
拋石機原理模型圖
在很久以后人們才想到:如果壓縮一根螺旋桿,而不是彎曲一根直桿,那么金屬彈簧儲存的能量就會更大。據伯魯涅列斯基的小傳記載,他制作過一口鬧鐘,其中使用了若干代彈簧。最近有人指出,在附有一些奇特的螺旋彈簧鐘表圖的15世紀末葉的一本機械手冊中有這架鬧鐘的圖樣。這類彈簧也用于現代的捕鼠器。帶圈簧 (水平壓縮而不是垂直壓縮的彈簧)的鐘表,在1460年左右肯定已開始使用了,但基本上是皇室的奢侈品,大約又過了1個世紀,帶彈簧的鐘表才成為中產階級人士的標志。
彈簧很早很早之前就有應用了,古代的弓和弩就是兩種廣義上的彈簧。
如果你說的彈簧是我們通常所說的彈簧的話,那嚴格意義上的彈簧發明家應該是英國的科學家胡克(Robert Hooke),雖然那時螺旋壓縮彈簧已經出現并廣泛使用,但胡克提出了“胡克定律”——彈簧的伸長量與所受的力的大小成正比,正是根據這一原理,1776年,使用螺旋壓縮彈簧的彈簧秤問世。不久,根據這一原理制作的專供鐘表使用的彈簧也被胡克本人發明出來。而符合“胡克定律”的彈簧才是真正意義上的彈簧。
胡克
胡克定律:彈力和彈簧伸長的關系
而當今社會,彈簧的應用相當廣泛,日產生活中細心可以發現到處都有彈簧存在,發揮著作用。使得我們的生活更加的自動化,更加方便。
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