Torque en física: ecuaciones, ejemplos y problemas

¿Qué es el par?

Arquímedes dijo: «Dame una palanca lo suficientemente larga y un punto de apoyo para colocarla, y moveré el mundo». Y no se equivocó. Estaba hablando de torque. Eso es torque, no hablar.

¿Alguna vez ha notado que es más fácil empujar para abrir una puerta cerca de la manija que empujarla cerca de las bisagras? No, pruébalo. La razón es que la cantidad de rotación de algo no solo se ve afectada por la fuerza de la fuerza que aplica, sino también por el tamaño de la palanca que usa.

El torque es una fuerza de torsión que tiende a causar rotación. Una fuerza mayor significa un par mayor. Pero una mayor distancia de esa fuerza, una palanca más grande, también significa un par mayor. Si intenta levantar un objeto pesado colocando una palanca debajo de él, una palanca más larga facilitará el trabajo.

Ecuación

Matemáticamente, la torsión se describe mediante esta ecuación: la torsión es igual a la fuerza ( F ) multiplicada por la distancia perpendicular ( d ). Por ejemplo, si la fuerza es que empuja una puerta, entonces la distancia a la bisagra es la distancia perpendicular; la línea a la bisagra es 90 grados a la flecha de fuerza (la dirección en la que está empujando). Dado que la fuerza se mide en newtons y la distancia se mide en metros, el par se mide en newton-metros. Por tanto, una fuerza mayor es un par mayor, y una distancia mayor también es un par mayor.

La otra cosa a tener en cuenta es que estos pares pueden ser en sentido horario o antihorario. Si una persona empuja una puerta hacia un lado y otra persona empuja la misma puerta hacia el otro lado, y los dos pares de torsión son iguales, se equilibrarán y no pasará nada. El par total, también conocido como par neto, es lo que decide qué le sucede al objeto en sí.

Problema de ejemplo

Veamos un ejemplo de cómo usar la ecuación. Digamos que tiene un balancín de 4 metros de largo con bisagras justo en el medio. Un niño de 25 kilogramos de masa se sienta en un extremo del balancín. ¿Qué torsión aplica el niño al balancín? (Tenga en cuenta que la fuerza de la gravedad se puede calcular a partir de la ecuación fuerza igual a masa por gravedad, donde el valor de la gravedad es 9,8).

Entonces, ¿qué hacemos primero? Bueno, en primer lugar debemos escribir lo que sabemos. Sabemos que la masa es de 25 kilogramos. La longitud del balancín es de 4 metros, pero esa no es la distancia que ponemos en la ecuación de torque. Eso es porque el punto de pivote o bisagra está en el medio. Entonces, la distancia perpendicular desde el punto de pivote hasta la fuerza del niño es la mitad de eso: 2 metros.

Para obtener la fuerza del niño en el balancín, usamos la ecuación masa por gravedad, que es 25 por 9,8, lo que equivale a 245 newton. Entonces ahora tenemos la distancia perpendicular y la fuerza. Enchúfelos en la ecuación de torque y obtenemos un torque de 490 newton metros. Y eso es. Esa es nuestra respuesta.

Resumen de la lección

¿Alguna vez ha notado que es más fácil empujar para abrir una puerta cerca de la manija que empujarla cerca de las bisagras? La razón es que la cantidad de rotación de algo no solo se ve afectada por la fuerza de la fuerza que aplica, sino también por el tamaño de la palanca que usa.

El torque es una fuerza de torsión que tiende a causar rotación. Una fuerza mayor significa un par mayor. Pero una mayor distancia de esa fuerza, una palanca más grande, también significa un par mayor. Si intenta levantar un objeto pesado colocando una palanca debajo de él, una palanca más larga facilitará el trabajo.

Matemáticamente, el par se describe mediante esta ecuación: el par es igual a la fuerza multiplicada por la distancia perpendicular. Por ejemplo, si está empujando una puerta, entonces la distancia a la bisagra es la distancia perpendicular; la línea a la bisagra está a 90 grados de la flecha de fuerza (la dirección en la que está empujando). Dado que la fuerza se mide en newtons y la distancia se mide en metros, el par se mide en newton-metros.

Los pares pueden ser en sentido horario o antihorario. Si una persona empuja una puerta hacia un lado y otra persona empuja la misma puerta hacia el otro lado, y los dos pares de torsión son iguales, se equilibrarán y no pasará nada. El par total, también conocido como par neto, es lo que decide lo que le sucede al objeto.

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya visto el video, debería tener la capacidad de:

• Explica que es el torque
• Recuerde la ecuación para el torque
• Demuestre cómo calcular el torque en ecuaciones simples

Rodrigo Ricardo Editor y fundador