Los muelles en serie se comportan como resistencias en paralelo

La columna interesante es la de la energía

La mitad de la constante por el recorrido al cuadrado da 2,5 julios para un muelle, 5 para el par en serie y 1,25 para el par en paralelo — bajo una carga idéntica de 50 N. El montaje blando almacena cuatro veces más que el rígido, porque la energía es fuerza por distancia y el blando recorre cuatro veces más camino. Por eso un muelle largo y blando amortigua mejor que uno corto y rígido del mismo calibre: absorber un impacto dado es almacenar su energía en algún sitio, y el muelle rígido llega al tope antes de haber tomado mucha. También por eso un montaje rígido vuelve antes a su sitio — tiene menos que devolver.

Cortar un muelle por la mitad dobla su constante

La regla de la serie leída al revés lo dice: un muelle entero no es más que dos medios muelles en fila, así que cada mitad debe ser el doble de rígida que el conjunto. Es un dato de taller realmente útil — un muelle demasiado blando puede acortarse en vez de sustituirse — y también un aviso: un muelle cortado a medida ya no es el componente de la ficha técnica. La carga máxima admisible no cambia, pero se alcanza a mitad de recorrido, y la energía que el muelle acortado puede absorber antes de llegar al tope se ha reducido a la mitad. Si los muelles helicoidales llevan los extremos rectificados planos es por algo: un corte en bruto suele necesitar repaso antes de asentar a escuadra.

Preguntas frecuentes

¿Cuándo deja de valer la ley de Hooke?

Cuando el muelle se estira lo bastante para deformarse permanentemente, y bastante antes de lo que la mayoría espera. Hasta el límite elástico la fuerza es realmente proporcional al alargamiento y el muelle vuelve a su longitud exacta de partida; pasado ese punto el metal cede y el muelle vuelve más largo de lo que era, con una constante distinta en adelante. Un muelle que ya no aguanta su carga nominal suele ser uno que se sobreestiró una vez, no uno que se gastó poco a poco. El modelo lineal también falla en el otro extremo, cuando las espiras se tocan: ahí la constante no sube suavemente, se hace prácticamente infinita.

¿Por qué la constante es una conductancia y no una resistencia?

Por cuál es la magnitud que se comparte y cuál la que se suma. En un circuito en serie la corriente es común y las tensiones se suman; en una serie de muelles la fuerza es común y los desplazamientos se suman. La fuerza se alinea por tanto con la corriente y el desplazamiento con la tensión, lo que hace de la constante de rigidez — fuerza por desplazamiento — la contrapartida de la corriente por tensión, es decir una conductancia. Hecho el emparejamiento, el resto se sigue sin más reflexión: lo que se combina en inversos para la conductancia se combina en inversos para la rigidez, en exactamente el mismo montaje.