Esfuerzo de torsión, o momento de una fuerza, es la tendencia a que un fuerza tiene que girar un cuerpo sobre el que se aplica. El par es un vectorperpendicular al plano formado por los vectores fuerza y Rayoenrotación. El vector de par se puede calcular utilizando el producto cruzado de fuerza y distancia.
Siempre que se aplica una fuerza a cierta distancia del eje de rotación de un cuerpo, ese cuerpo está sujeto a rotación. Si este cuerpo no gira o gira con velocidad angular constante, decimos que está en equilibriorotacional. El equilibrio rotacional indica que el resultanteDepares de torsión que actuar sobre un cuerpo es nulo y, por tanto, este cuerpo gira con velocidad constante o nula. En otras palabras, cuando el esfuerzo de torsiónresultante sobre un cuerpo es nulo, este cuerpo nopresentaaceleraciónangular.
O esfuerzo de torsión puede entenderse como el agentedinámica de rotaciones. De esta manera, se trata de movimientos de rotación, como la fuerza es de movimientos de traslación. Si queremos hacer que un cuerpo gire alrededor de algún punto, debemos apretarlo.
unidad de torque
La unidad de par, según el Sistema internacional, y el Newtonvecessubterraneo (Nuevo Méjico). Por definición, cuando un cuerpo se gira en el sentidocalendario, tu torque es negativo; de lo contrario, el par que se le aplica tiene módulopositivo. Además, la dirección y la dirección del vector de par se pueden determinar fácilmente utilizando el regla de la mano derecha. Consulte el siguiente diagrama:
El par se puede determinar cerrando la mano hacia la fuerza (F). Está determinada por la dirección del pulgar.
Fórmula
El módulo de par se puede calcular mediante el producto de la fuerza, la distancia y el seno del ángulo que se forma entre estas dos cantidades:
τ - torque
r - Ray
F - fuerza
θ - ángulo entre r y F
En la fórmula anterior, θ es el ángulo formado entre el radio de rotación (r) y la fuerza (F). En el caso de que la fuerza se aplique con un ángulo de 90 ° al radio (r), el seno del ángulo es igual a 1. El radio (r) está determinado por la distancia desde el punto de aplicación hasta el eje de rotación del cuerpo y también se conoce como brazo de palanca. Cuanto más largo sea el brazo de palanca de un cuerpo, más fácil será girarlo.
Par y momento angular
El par es el agentedinámica de rotación. Cuando aplicamos torque en algún cuerpo, ese cuerpo puede ganar velocidadangular, pasando a describir un movimiento de rotación. Decimos que cuando un cuerpo está en rotación, tiene tiempoangular. El momento angular es el término análogo rotacional de tiempolineal, También conocido como La cantidadenmovimiento, por lo tanto, podemos entender que el momento angular es la cantidad de movimiento de rotación de un cuerpo o sistema.
Cuando el torque resultante en un cuerpo es nulo, el suyo tiempoangular permanece constante, de lo contrario, el momento angular cambiaría.
Similar a la fuerza, que puede escribirse como la variación temporal del momento, el par puede entenderse como la variación del momento angular en relación con el tiempo.
El impulso angular, a su vez, se puede calcular mediante el producto cruzado de la posición del cuerpo y su impulso. El módulo de momento angular de un cuerpo en rotación está determinado por:
L - momento angular (kg.m² / s)
r - radio de trayectoria (m)
Q - cantidad de movimiento (kg.m / s)
θ - ángulo entre r y Q
Ejemplos de torque
Cuando abrimos una puerta, aplicamos fuerza en un punto alejado de su eje de rotación, por lo que imprimimos un par mayor en ella.
Al pedalear en una bicicleta de engranajes, es posible notar que cuanto mayor es el diámetro de su corona, mayor es el par producido por cada pedalada.
Al usar un destornillador, puede ver que cuanto mayor sea el diámetro de su cable, más fácil será apretar o quitar los tornillos.
Ejercicios de torque resueltos
1) Se aplica una fuerza de 50 N en un ángulo de 45 ° a un brazo de palanca de 0,25 m, lo que hace que una manivela gire en sentido antihorario.
Datos: sin 45º = √2 / 2
a) Determine la dirección y la dirección del par ejercido sobre la manivela.
b) Calcule el torque realizado en la manivela.
Resolución
a) De acuerdo con la regla de la mano derecha, el par está en la dirección perpendicular al plano de la manija y su dirección apunta hacia el plano de la puerta.
b) Utilizando la fórmula de torsión y los datos del ejercicio, hagamos el siguiente cálculo:
2) Se aplica un par de 100 N.m a una distancia de 25 cm del eje de rotación de un cuerpo. Determine la magnitud de la fuerza perpendicular al plano de rotación de este cuerpo y calcule la variación del momento angular que sufre este cuerpo en un intervalo de tiempo de 3 s.
Resolución
Para calcular la intensidad de la fuerza perpendicular al eje de rotación, usaremos la definición de torque y los datos del ejercicio:
Para determinar la variación en el momento angular que sufre este cuerpo, hagamos el siguiente cálculo:
Por mí. Rafael Helerbrock
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/torque-uma-forca.htm
