Diariamente estamos expuestos a sistemas simples que deben rotarse. Como ejemplo, podemos mencionar el acto de abrir tapas, puertas, alicates, llaves de rueda, etc. de conservas. O esfuerzo de torsión es la cantidad relacionada con la rotación de un sistema. Para la rotación, es necesario aplicar un par.
También llamado momento de fuerza, el par es un Grandeza vectorial que resulta del producto entre un fuerza aplicado perpendicularmente a un punto y la distancia desde la región de aplicación de la fuerza y el eje de rotación.
M = F. X
Los términos de la ecuación y las respectivas unidades de medida son:
METRO = Par o momento de fuerza (N.m);
F = Fuerza aplicada (N);
X = Brazo de palanca (m): distancia entre el punto de aplicación de la fuerza y el eje de rotación.
Cuanto más largo sea el brazo de la palanca, menos fuerza necesitará el sistema para girar. Se requerirá más esfuerzo para generar rotación si la fuerza se aplica demasiado cerca del eje de rotación. Si las manijas de las puertas estuvieran fijadas cerca de las bisagras, que son los ejes de rotación, la fuerza que se hace para girar una puerta para abrirla o cerrarla sería demasiado grande. Es por eso
las manijas se instalan lo más lejos posible de las bisagras, lo que requiere menos esfuerzo para mover la puerta.No pares ahora... Hay más después de la publicidad;)
El caso de la llave de rueda
Imagine que un conductor necesita cambiar el neumático aburrido de un coche. Normalmente, este tipo de trabajo se realiza con una llave de rueda similar a esta:
Para una mejor eficiencia, el conductor debe forzar los extremos de la herramienta, girándola con ambas manos en la misma dirección.
situación idealizada
Imagine que el par de torsión necesario para que gire un perno de rueda es de 100 N.m. Al empujar con ambas manos a 40 cm (0,4 m) del centro de rotación, un destornillador intenta quitar los tornillos. ¿Qué fuerza se necesitaría aplicar con cada mano para rotar el sistema?
Adoptando la dirección de rotación en sentido antihorario como positiva, el par se determina de la siguiente manera:
M = F. X
100 = F. 0,4
F = 100 ÷ 0,4
F = 250 N
Podemos concluir que la fuerza ejercida por cada una de las manos en la rotación es de 250 N, totalizando una fuerza de 500 N para que el sistema gire.
Usar ambas manos para rotar el sistema siempre será más efectivo que usar una sola mano, como se muestra en la imagen de arriba.
Por Joab Silas
Licenciada en Física
¿Le gustaría hacer referencia a este texto en una escuela o trabajo académico? Vea:
JUNIOR, Joab Silas da Silva. "Cálculo del par de torsión de una llave de rueda"; Escuela Brasil. Disponible: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calculando-torque-uma-chave-roda.htm. Consultado el 27 de junio de 2021.
