Fjädrar — metall i aktion

Från ”Vakna!”:s korrespondent i Canada

FÖRESTÄLL dig att du kör din bil i stark trafik och att du lyfter foten från gaspedalen men att ingenting händer! Pedalen förblir nedtryckt, och bilen fortsätter med sin för höga fart. Om du snabbt trycker ner bromspedalen, kan du stanna bilen i tid. Men en sådan svår situation uppstår sällan. Varför? På grund av en liten, pålitlig fjäder, som för tillbaka gaspedalen till neutralläge, när du lättar fottrycket.

Med det upptagna liv vi har i ett högeligen mekaniserat samhälle har vi kommit att ta fjädrar för något självklart. Fjädrar har en viktig uppgift i de ting som vi använder dagligen, från bilar till flygplan, från skrivmaskiner till datorer, från klockor till tvättmaskiner, från råttfällor till resårmadrasser. Om en sak har mekanisk funktion, är det sannolikt att den har en eller flera fjädrar som fullgör en viktig uppgift på ett eller annat sätt.

Ursprunget till fjädrarna

Vi kan lägga märke till fjäderfunktioner hos levande ting i skapelsen, särskilt hos gräs, plantor och träd, och när det gäller människogjorda fjädrar, så finner vi att sådana har utnyttjats från allra äldsta tider, när människor började bli smeder och göra redskap av koppar och järn. (1 Mos. 4:22) Metallfjädrar av mycket gammalt datum (men naturligtvis inte så gamla att de är från tiden före floden) har hittats över hela Europa och Asien. De förekommer vanligen i form av spännen av fjädertyp, och de kan vara gjorda av koppar eller brons och vara formade med hammare av skickliga hantverkare. Det förefaller till och med att vara så att människor så långt tillbaka i tiden använde en fästanordning för att hålla uppe kläder, vilken fungerade på i stort sett samma sätt som en säkerhetsnål.

Ett av de första sätten att använda fjäderenergi var i ett vapen — bågen. Därpå började man tillverka katapulter, som användes för att slunga stenar eller andra projektiler mot en fiende. Sådana maskiner var mycket stora. Genom att spänningen i träbjälkar eller vridna strängar av olika fiberslag plötsligt utlöstes kunde stora projektiler slungas i väg med oerhörd kraft och göra stor skada på fientliga befästningsanordningar. Den judiske historikern Josefos beskriver kraften i de katapulter som romarna använde vid belägringen av Jerusalem. Han säger att de kunde slunga stenar som vägde en talent en sträcka på omkring 400 meter. (En grekisk talent från den tiden motsvarar 27,9 kilogram.)

Bibeln omtalar också för oss att kung Ussia (829—777 f.v.t.) lät sina ingenjörer konstruera krigsredskap till Jerusalems försvar, och dessa redskap kunde skjuta pilar och stora stenar från stadens torn. Vad slags kraftkälla som utnyttjades i dessa maskiner uppges inte, men det är troligt att det var något slag av fjäderverkan (i vissa katapulter användes ett system av motvikter). — 2 Krön. 26:15.

Ytterligare förbättringar i användningen av fjäderverkan kom i och med utvecklingen av armborstet, som möjliggjorde att fjäderenergin lagrades eller kvarhölls till dess den utlöstes med en avtryckare — sannerligen ett förhärjande vapen!

Fjädrar i klockor

Människans önskan att hålla reda på tiden har spelat en viktig roll i utvecklingen av fjädrar, sådana vi känner dem i vår tid. De historiska vittnesbörden skiljer sig åt, men man tror att mekaniska klockor först började förekomma kort efter år 1000 v.t. och att de drevs av vikter, inte fjädrar. Sådana klockor fanns vanligen i tornen på kloster och kyrkor.

Men så tidigt som i början av 1300-talet började urmakare använda fjädrar som en kraftkälla i sina klockor. Dessa tidiga yrkesmän fortsatte att förbättra kvaliteten och utformningen av fjädrarna, så att på 1700-talet den plana spiralfjädern var i allmänt bruk i klockor och mindre ur. På grund av att dessa klockors exakta gång berodde så mycket på fjäderns kvalitet blev dessa tidiga urmakare ofta fjädertillverkare. Deras ständiga strävan att få en bättre fjäder uppmuntrade dem att experimentera med olika metoder att framställa stål. Till sist utvecklades legerade stål, som ledde till bättre fjädrar och exaktare klockor.

Material som används i fjädrar

I denna tid beräknas det att det finns mer än 50 olika sammansättningar av material och legeringar som står till fjädertillverkarens förfogande. En hårddragen tråd som kan användas för att tillverka fjädrar av det slag som finns i resårmadrasser är billig i handeln och lämplig för denna användning. Men detta material skulle inte väljas till en ventilfjäder i en bilmotor, där hetta, stora påkänningar och utmattning snart skulle förstöra en vanlig fjäder. I detta fall väljer fjädertillverkaren sannolikt en oljehärdad tråd av en legering som klarar av sådana hårda påfrestningar. Somliga fjädrar står emot hetta upp till 600 grader Celsius. För fjädrar till moderna flygplan och rymdskepp krävs det metallegeringar som kan tåla extrema temperaturväxlingar.

Elektriska motorer och de många moderna elektriska apparater som vi använder i våra hem i vår tid skapade ett behov av fjädrar som också kunde tjäna som elektriska ledare. De vanligaste material som används för detta är fosforbrons och fjäderträd av mässing. Dessa trådar i vilka koppar ingår är vanligen inte lika elastiska som de flesta andra material. Sådana fjädrar är inte lika starka som fjädrar av ståltråd. Men på grund av att de är goda elektriska ledare används de ofta i elektriska strömbrytare eller för att uppehålla trycket på borstarna i motorer.

Det råder inget tvivel om att fjädrar kommer att ha en viktig uppgift i de mekaniska ting som människan tillverkar i framtiden. Och nästa gång du sätter foten på gaspedalen, var då tacksam för den lilla fjädern som för tillbaka pedalen till sin plats och låter dig köra i trygghet till ditt mål.