במערכות ליניאריות, תנועה אחורית (backlash) והיסטרזיס (hysteresis) מכונים לעתים קרובות אותה תופעה. אך בעוד ששניהם תורמים לאובדן תנועה, הגורמים ושיטות הפעולה שלהם שונים.
תגובה חריפה: אויב המערכות הליניאריות

תנועה אחורית נגרמת כתוצאה מרווח בין חלקים מתחברים, מה שיוצר פס מת כאשר כיוון התנועה מתהפך. בפס המת, לא מתרחשת תנועה עד שהמרווח בין החלקים המתחברים מבוטל.

רכיבים שבדרך כלל חווים חופש פעולה כוללים ברגי כדור, ברגי מוביל, מערכות רצועות וגלגלות וגלגלי שיניים. במערכות מיסבים מחזוריות, הפעלת עומס מקדים יכולה להפחית או לבטל חופש פעולה על ידי הסרת המרווח בין הכדורים (או הגלילים) למסילות. חלק מהמערכות שאינן מחזוריות משתמשות בשיטות חלופיות, כגון קפיצים או אומי בורג מוביל שתוכננו במיוחד, כדי להפחית או לבטל חופש פעולה.

או שמא כן?

למרות שחופש חירום נתפס בדרך כלל כמאפיין שלילי של מערכות מכניות, הוא לא תמיד מזיק. ראשית, ייצור רכיבים ללא חופש חירום לחלוטין הוא יקר, וברוב המקרים, לא מעשי. ושיטות להפחתת חופש חירום מגבירות באופן בלתי נמנע את החיכוך והבלאי. אם ניתן לסבול חופש חירום מסוים ביישום, הרכיבים הזמינים יהיו זולים יותר, זמינים יותר, ובמקרים רבים, יהיו בעלי אורך חיים ארוך יותר. בגלגלי שיניים ותיבות הילוכים, חופש חירום מסוים נחוץ כדי לאפשר לגלגלי השיניים להשתלב מבלי להפעיל לחץ יתר על שיני גלגל השיניים ולהגביר את החיכוך.
מהי היסטרזיס?

היסטרזיס מקושרת לרוב למערכות מגנטיות ומתבטאת במנועים חשמליים כאובדן היסטרזיס. במילים פשוטות, היסטרזיס היא הקשר בין תגובת חומר לעומס התחלתי (או כוח מגנטי) לבין התאוששות החומר לאחר הסרת העומס (או כוח המגנטי). לדוגמה, כאשר ברזל ממוגנט על ידי שדה חיצוני, המגנטיזציה של הברזל מפגרת אחרי כוח המגנטיזציה. כאשר כוח המגנטיזציה מוסר, הברזל שומר על כמות מסוימת של מגנטיות. במילים אחרות, הברזל אינו מתאושש לחלוטין למצבו הלא-מגנטי אלא אם כן מופעל כוח מגנטיזציה מנוגד.

במערכות מכניות, היסטרזיס קשורה לגמישות של חומר. לדוגמה, כאשר כדורי פלדה באום כדורי נעים מהאזור שאינו נושא עומס לאזור נושא העומס, הכוחות שהם חווים גוברים, מה שגורם להם להתעוות מעט. אך בגלל התכונות האלסטיות של הפלדה, הכדורים אינם חוזרים במלואם לצורתם המקורית כשהם נעים חזרה לאזור שאינו נושא עומס של האום. עיוות מיקרוסקופי מתמשך זה נובע מהיסטרזיס.

היסטרזיס משפיעה גם על התנהגות צירי הנעה במערכות מכניות. כאשר מומנט (כוח פיתול) מופעל על ציר, הוא מייצר מאמץ פנימי וגורם לציר לשנות צורה. שינוי צורה זה מכונה מאמץ (או מאמץ פיתולי, במקרה של עומס פיתולי). בחומרים אלסטיים לחלוטין, הקשר בין מאמץ לעיקול הוא ליניארי. אך מעט חומרים הם אלסטיים לחלוטין, וחוסר האלסטיות של חומרים נותנת להם עקומת מאמץ-מעוות לא ליניארית. התנהגות לא ליניארית זו, כאשר כוחות גדלים ופוחתים, מכונה היסטרזיס.
מתי היסטרזיס חשובה במערכות לינאריות?

בכל השלבים המכניים מלבד השלבים בעלי הדיוק הגבוה ביותר, להיסטרזיס יש השפעה זניחה על דיוק המיקום וחזרתיות, וברוב המקרים, השפעות התנועה החוזרת עולות בהרבה על אלו של ההיסטרזיס. עם זאת, מפעילי פיאזו, אשר מסתמכים על מאמץ חומרי כדי לייצר תנועה, יכולים לחוות היסטרזיס של 10 עד 15 אחוזים מהתנועה המבוקשת. הפעלת מפעילי פיאזו במערכת בלולאה סגורה יכולה להפחית או לבטל את השפעות ההיסטרזיס.