O torque , torque ou momento de uma força é a capacidade de uma força causar uma curva. Etimologicamente, recebe o nome torque como uma derivação da palavra inglesa torque , do latim torquere (twist).
O torque (em relação a um dado ponto) é a magnitude física resultante da produção do produto vetorial entre os vetores de posição do ponto em que a força é aplicada e a da força exercida (na ordem indicada). Este momento depende de três elementos principais.
O primeiro desses elementos é a magnitude da força aplicada, o segundo é a distância entre o ponto em que é aplicado e o ponto em que o corpo gira (também chamado de braço da alavanca) e o terceiro elemento é o ângulo de aplicação da referida força.
Quanto maior a força, maior a rotação. O mesmo se aplica ao braço da alavanca: quanto maior a distância entre o ponto em que a força é aplicada e o ponto em relação ao qual a curva é produzida, maior será.
Logicamente, o torque é de especial interesse na construção e na indústria, bem como em muitas aplicações domésticas, como quando você aperta uma porca com uma chave inglesa.
Fórmulas
A expressão matemática do torque de uma força em relação a um ponto O é dada por: M = rx F
Nesta expressão, r é o vetor que une o ponto de O ao ponto P da aplicação da força e F é o vetor da força aplicada.
As unidades de medida do momento são N ∙ m, que embora dimensionalmente iguais a julho (J), têm um significado diferente e não devem ser confundidas.
Portanto, o módulo de torque assume o valor fornecido pela seguinte expressão:
M = r ∙ F ∙ sen α
Nessa expressão, α é o ângulo entre o vetor de força e o vetor de braço de alavanca ro. O torque é considerado positivo se o corpo girar no sentido anti-horário; pelo contrário, é negativo quando gira no sentido horário.
Unidades
Como já mencionado acima, a unidade de medida do torque é o produto de uma unidade de força por uma unidade de distância. Especificamente, no Sistema Internacional de Unidades é usado o medidor de Newton cujo símbolo é N • m.
No nível dimensional, o medidor de Newton pode parecer equivalente a julho; No entanto, em nenhum caso julho deve ser usado para expressar momentos. Julho é uma unidade para medir trabalhos ou energias que, do ponto de vista conceitual, são muito diferentes dos momentos de torção.
Da mesma forma, o torque possui um caractere vetorial, que é tanto trabalho escalar quanto energia.
Caracteristicas
Segue-se que o momento de torcer uma força em relação a um ponto representa a capacidade de uma força ou conjunto de forças para modificar a rotação do referido corpo em torno de um eixo que passa através do ponto.
Portanto, o momento de torção gera uma aceleração angular no corpo e é uma magnitude do caractere vetorial (portanto, é definido a partir de um módulo, uma direção e um sentido) que está presente nos mecanismos que foram submetidos torção ou flexão.
O torque será nulo se o vetor de força e o vetor r tiverem a mesma direção, pois nesse caso o valor de sen α será nulo.
Torque resultante
Dado um certo corpo no qual uma série de forças atua, se as forças aplicadas atuam no mesmo plano, o torque resultante da aplicação de todas essas forças; É a soma do torque devido a cada força. Portanto, cumpre-se que:
H T = Σ M = M 1 + M 2 + H 3 + …
Evidentemente, é necessário levar em consideração os critérios dos sinais para os momentos de torção, conforme explicado acima.
Aplicações
O torque está presente em aplicações diárias, como apertar uma porca com uma chave inglesa, abrir ou fechar uma torneira ou uma porta.
No entanto, suas aplicações vão muito além; O torque também é encontrado nos eixos das máquinas ou no resultado das tensões às quais as vigas estão sujeitas. Portanto, suas aplicações na indústria e na mecânica são muitas e variadas.
Exercícios resolvidos
Abaixo estão alguns exercícios para facilitar a compreensão do que foi dito acima.
Exercício 1
Dada a figura a seguir, na qual as distâncias entre o ponto O e os pontos A e B são respectivamente 10 cm e 20 cm:
a) Calcule o valor do módulo de torque em relação ao ponto O se uma força de 20 N for aplicada no ponto A.
b) Calcule o valor da força aplicada em B para atingir o mesmo torque obtido na seção anterior.
Solução
Antes de tudo, é conveniente passar os dados para as unidades do sistema internacional.
r A = 0,1 m
r B = 0,2 m
a) Para calcular o módulo de torque, usamos a seguinte fórmula:
M = r ∙ F ∙ sen α = 0,1 ∙ 20 ∙ 1 = 2 N ∙ m
b) Para determinar a força solicitada, proceda de maneira semelhante:
M = r ∙ F ∙ sen α = 0,2 ∙ F ∙ 1 = 2 N ∙ m
Na compensação F, você obtém o seguinte:
F = 10 N
Exercício 2
Uma mulher exerce uma força de 20 N no final de uma chave de boca de 30 cm de comprimento. Se o ângulo da força com a alça da chave é de 30 °, qual é o torque na porca?
Solução
A seguinte fórmula é aplicada e operada:
M = r ∙ F ∙ sen α = 0,3 ∙ 20 ∙ 0,5 = 3 N ∙ m
Referências
- Momento de força. (nd) Na Wikipedia Recuperado em 14 de maio de 2018, em es.wikipedia.org.
- Torque (nd) Na Wikipedia Recuperado em 14 de maio de 2018, em en.wikipedia.org.
- Serway, RA e Jewett, Jr. JW (2003).Física para cientistas e engenheiros . 6ª Ed. Brooks Cole.
- Marion, Jerry B. (1996).Dinâmica clássica de partículas e sistemas . Barcelona: Ed. Eu inverti.
- Kleppner, Daniel; Kolenkow, Robert (1973).Uma introdução à mecânica . McGraw-Hill