В большинстве типов пружин сила, возникающая при сжатии и последующем расслаблении этой пружины, пропорциональна расстоянию, на которое она была растянута. Пружина постоянной силы, в отличие от обычной пружины, не подчиняется этому правилу. В результате физической конструкции пружины с постоянной силой сила отдачи остается постоянной. Таким образом, пружины с постоянной силой полезны во многих случаях, когда важна постоянная сила отдачи.
Поведение обычных пружин можно описать математическим уравнением, известным как закон Гука. Этот закон гласит, что сила возвратной пружины в направлении отдачи равна расстоянию смещения пружины от равновесия — другими словами, насколько далеко она была растянута — умноженному на математическую константу, скорость пружины. Пружина отскакивает в направлении, противоположном тому, в котором она была растянута. Поскольку многие эластичные материалы ведут себя подобным образом, закон Гука имеет широкое применение в области физика.
Закон Гука не применяется к пружинам с постоянной силой, потому что их сила отдачи остается постоянной во всем диапазоне их движения. Это достигается за счет их уникальной физической конструкции, состоящей из тонкой спиральной ленты из стали. Пружины постоянной силы находятся в состоянии расслабления, когда они полностью свернуты, и заряжаются силой, когда они частично или полностью развернуты. При отпускании пружина сжимается, стягивая растянутую ленту обратно в тугой рулон. Поскольку сила отдачи в основном исходит от части, ближайшей к свернутому валку, сохраняется постоянная сила.
Обычное применение пружины постоянной силы можно увидеть в рулетках, используемых в домашнем хозяйстве и строительстве. Типичный рулеточный механизм состоит из тонкой металлической ленты, намотанной на внутренний барабан внутри пластикового корпуса. Когда измерительная лента вытягивается и фиксируется, на пружину действует усилие. Как только замок снят, лента автоматически втягивается обратно в пластиковый корпус. Это втягивание достигается за счет отдачи ролика, который действует как пружина постоянной силы.
Многие другие устройства с автоматическим втягиванием также используют пружину постоянной силы. Некоторые примеры включают автомобильные ремни безопасности, оконные противовесы, кресла с откидной спинкой и скобозабивные пистолеты. Во всех этих приложениях сила, генерирующая устройство, должна быть постоянной и вести себя одинаково каждый раз, действуя в пределах небольшого пространства. Пружины постоянной силы удовлетворяют обоим этим условиям, поскольку они создают постоянную силу, а также могут быть туго свернуты, помещая большую длину ленты в область скромных размеров.
