Torque o Momento de una fuerza

Cuando se aplica una fuerza en algún punto de un cuerpo rígido, dicho cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algún eje.

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La puerta gira cuando se aplica una fuerza sobre ella; es una fuerza de torque o momento.

Ahora bien, la propiedad de la fuerza aplicada para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud física que llamamos torque o momentode la fuerza.

Entonces, se llama torque o momento de una fuerza a la capacidad de dicha fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un punto. 

En el caso específico de una fuerza que produce un giro o una rotación, muchos prefieren usar el nombre torque y no momento, porque este último lo emplean para referirse al momento lineal de una fuerza.

Para explicar gráficamente el concepto de torque, cuando se gira algo, tal como una puerta, se está aplicando una fuerza rotacional. Esa fuerza rotacional es la que se denomina torque o momento.

Cuando empujas una puerta, ésta gira alrededor de las bisagras. Pero en el giro de la puerta vemos que intervienen tanto la intensidad de la fuerza como su distancia de aplicación respecto a la línea de las bisagras. 

Entonces,  considerando estos dos elementos, intensidad de la fuerza y distancia de aplicación desde su eje, el momento de una fuerza  es, matemáticamente,  igual al producto de la intensidad de la fuerza (módulo) por la distancia desde el punto de aplicación de la fuerza hasta el eje de giro.

Expresada como ecuación, la fórmula es

 M = F • d

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Cuando se ejerce una fuerza F en el punto B de la barra, la barra gira alrededor del punto A.  El momento de la fuerza F vale M = F • d

donde M es momento o torque

F = fuerza aplicada

d = distancia al eje de giro

El torque se expresa en unidades de fuerza-distancia, se mide comúnmente en Newton metro (Nm).

Si en la figura de la izquierda la fuerza F vale 15 N y la distancia d  mide 8 m, el momento de la fuerza vale:

M = F  •  d = 15 N  •  8 m = 120 Nm

La distancia  d  recibe el nombre de “brazo de la fuerza”.

Una aplicación práctica del momento de una fuerza es la llave mecánica (ya sea inglesa o francesa) que se utiliza para apretar tuercas y elementos similares. Cuanto más largo sea el mango (brazo) de la llave, más fácil es apretar o aflojar las tuercas.

 

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Con este ejemplo vemos que el torque y la fuerza están unidos directamente.

 

Para apretar una tuerca se requiere cierta cantidad de torque sin importar el punto en el cual se ejerce la fuerza. Si aplicamos la fuerza con un radio pequeño, se necesita más fuerza para ejercer el torque. Si el radio es grande, entonces se requiere menos fuerza para ejercer la misma cantidad de torque.

Ejercicios.

Calcular el torque o momento de las siguientes fuerzas.

1) F = 12 N y su brazo d = 5m. 

2) F = 6,5 N y su brazo d = 8m.   

3) F = 25 N y su brazo d = 15m.

4) El momento de una fuerza vale 60 Nm.  Si la fuerza mide 4 N, calcular el brazo de la fuerza.

5) El momento de una fuerza vale 125 N.  Calcular el valor de la fuerza si su brazo mide 15 m.

 

Para ver Momento lineal,  ir a:

http://recursostic.educacion.es/newton/web/materiales_didacticos/momento/aulamomento.pdf

Ver: Sistemas de fuerzas  

Ver: Cuerpos en equilibrio

 

Fuentes Internet:

http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/Usrn/fisica/Recursos/flash2/Estatica-FuerzasParalelas.swf

http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3APar_de_fuerzas.jpg

http://enredate.webege.com/enredate/spip.php?article38

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