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INTRODUCCIÓN AL MOMENTO DE UNA FUERZA O TORQUE
INTRODUCCIÓN AL MOMENTO DE UNA FUERZA O TORQUE
¿Qué es una torca?
La torca es una medida de la fuerza que puede hacer que un objeto gire alrededor de un eje. Así como en la cinemática lineal la fuerza es lo que hace que un objeto acelere, la torca es lo que provoca que un objeto adquiera aceleración angular.
La torca es una cantidad vectorial. La dirección del vector de la torca depende de la dirección de la fuerza en el eje.
Cualquiera que haya abierto alguna vez una puerta tiene una comprensión intuitiva de la torca. Cuando una persona abre una puerta, empuja en el lado de la puerta más alejado de las bisagras. Empujar el lado más cercano a las bisagras requiere considerablemente más fuerza. Aunque el trabajo realizado es el mismo en ambos casos (la fuerza más grande se aplicaría sobre una distancia más pequeña), generalmente la gente prefiere aplicar menos fuerza. Esta es la razón de la ubicación habitual de la manija de una puerta.
Figura 1: abrir una puerta con torca máxima
La torca puede ser estática o dinámica.
Una torca estática es la que no produce una aceleración angular. Alguien que empuja una puerta cerrada está aplicando una torca estática a la puerta, ya que esta no gira sobre las bisagras a pesar de la fuerza aplicada. Alguien que pedalea una bicicleta a velocidad constante también está aplicando una torca estática ya que no está acelerando.
El eje de transmisión de un coche de carreras que acelera de la línea de salida lleva una torca dinámica porque debe producir una aceleración angular en las llantas, ya que el automóvil acelera a lo largo de la pista.
La terminología empleada al describir la torca puede ser confusa. Los ingenieros utilizan a veces el término fuerza de torsión, o momento de fuerza indistintamente al de torca. También se le llama el torque. Al radio en el cual actúa la fuerza a veces se llama el brazo de momento.
¿Cómo se calcula la torca?
La magnitud del vector de la torca tau para una torca producida por una fuerza dada F es
donde r es la longitud del brazo de momento y theta es el ángulo entre el vector fuerza y el brazo de momento. En el caso de la puerta que se muestra en la Figura 1, la fuerza es perpendicular (90degrees) al brazo de momento, así que el término del seno se convierte en 1 y
tau, equals, F, dot, r.
La dirección de la torca se encuentra por convención usando la regla de la mano derecha. Si enrollas la mano alrededor del eje de rotación con los dedos apuntando en la dirección de la fuerza, entonces el vector de la torca apunta en la dirección del pulgar como se muestra en la Figura 2.
Figura 2: dirección del vector de la torca con la regla de la mano derecha
¿Cómo se mide la torca?
La unidad del SI para la torca es newton-metro.
En unidades imperiales, a menudo se utiliza el pie-libra. Esto es confuso porque coloquialmente la libra se utiliza a veces como una unidad de masa y a veces de fuerza. Lo que se entiende aquí es libra-fuerza, la fuerza debido a la gravedad de la tierra en un objeto de una libra. La magnitud de estas unidades es a menudo similar, puesto que 1, space, N, m, \simeq, 1, comma, 74, space, f, t, dot, l, b, s.
Medir una torca estática en un sistema que no rota es generalmente bastante fácil, y se hace al medir una fuerza. Dada la longitud del brazo de momento, la torca se puede encontrar directamente. Medir la torca en un sistema que rota es considerablemente más difícil. Uno de los métodos funciona al medir la deformación en el metal de un eje de transmisión por el que se transmite la torca y enviar esta información de forma inalámbrica.
COMO CALCULAR EL TORQUE
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