Torque

O torque é a grandeza física que está relacionada com a rotação dos corpos. Ele também pode ser chamado de momento de uma força. Sua intensidade depende da força aplicada e do raio da alavanca.

O torque é uma grandeza física que está relacionada com o movimento de rotação de um corpo extenso. Isto é, quando há a ação de um torque diferente de zero sobre um corpo, ele adquire a tendência a rotacionar. Ele aparece em diversas maquinas simples. Veja o que é, como calcular, exemplos e muito mais sobre esse tema.

O que é o torque

O torque, que também é chamado momento de uma força, é uma grandeza física presente apenas em corpos extensos. Além disso, essa grandeza é a tendência de rotacionar que um corpo adquire ao ser submetido a uma força.

O momento de uma força é uma grandeza vetorial. Isto é, ela possui intensidade, direção e sentido. Assim, no que diz respeito à sua intensidade, ela dependerá do raio de curvatura, da força aplicada e do ângulo entre elas. Sua unidade de medida, no Sistema Internacional de Unidades (SI) é Newton vezes metro. Ou seja, N·m. Já a direção e o sentido do vetor torque, devem ser orientados de modo que o momento de força esteja em uma direção perpendicular da força e do raio de rotação.

O símbolo para o cálculo do momento de uma força pode variar em diferentes livros e níveis de Ensino. Dessa forma, as duas maneiras mais comuns são:

Nesse caso, a letra grega é o tau, que pode ser confundido com a notação matemática para o trabalho. Já MF, denota o momento de uma força.

Como calcular

O cálculo do momento de uma força pode ser feito usando o produto vetorial. Contudo, essa maneira exige noções de geometria analítica um pouco avançadas. Dessa maneira, de forma simplificada a fórmula é:

Em que:

  • τ: Torque ou momento de uma força (N·m).
  • r: distância da aplicação da força até o centro de rotação (m)
  • F: força aplicada (N)
  • sen θ: projeção do ângulo entre r e F

Note que o torque terá seu valor máximo quando a força aplicada for totalmente perpendicular ao raio. De modo análogo, o valor será nulo caso a força e o raio sejam paralelas.

Torque X potência

O torque é a grandeza física responsável por colocar algum corpo extenso em rotação. Por sua vez, a potência é um ente físico que quantifica a energia cedida em uma unidade de tempo.

Essas duas grandezas podem se confundir. Principalmente no mundo automotivo. Dessa maneira, o torque é responsável por tirar um veículo do repouso. Já a potência é a maneira com a qual o motor transferirá energia para as rodas.

Torque e momento angular

Ao variar o momento de uma força em um determinado corpo, ele pode adquirir uma velocidade angular. Além disso, quando o corpo está em rotação, ele possui momento angular. Dessa forma, a relação entre o momento angular e torque é obtida pelo fato de que ambas grandezas possuem uma relação de dependência, em certos casos.

Exemplos de torque

A física está presente em nosso cotidiano. Isso não seria diferente com as grandezas da mecânica. Assim, veja cinco exemplos de torque:

  • Maçaneta de portas: esses objetos ficam o mais distantes possível da dobradiça para que a força necessária para abrir a porta seja menor.
  • Marchas da bicicleta: quanto menor for a coroa, maior será o torque produzido. Assim, maior será a força transmitida para as rodas
  • Chaves: as chaves de fenda, de boca e afins são multiplicadores de torque. Quanto maior for o cabo, menor será a força necessária para realizar o serviço.
  • Martelo: ao usar um martelo, a força necessária será muito menor se a mão estiver na extremidade oposta do objeto.
  • Guidão: algumas modalidades de bicicleta possuem guidões grandes. Isso aumenta a alavanca e diminui a força necessária para realizar a manobra.

Além desses exemplos, existem diversos outros presentes em nosso cotidiano. Isto é, todo movimento de rotação está relacionado como momento de uma força.

Vídeos sobre torque

O estudo da dinâmica abrange diversas grandezas físicas. Por isso, é necessário saber muito sobre todas elas. No caso dos movimentos rotativos e da estática, é preciso conhecer muito bem os conceitos de momento de força. Assim, veja os vídeos selecionados sobre esse tema.

O efeito giroscópio

Os professores Cláudio Furukawa e Gil Marques mostram como o giroscópio se relaciona com as grandezas da rotação. Para isso, os docentes realizam uma série de experimentos. Além disso, em alguns casos, também acontece a demonstração experimental da conservação do momento de uma força e do momento angular.

Momento de força e alavancas

O professor Marcelo Boaro explica como o torque se relaciona com as alavancas. Para isso, o docente relembra os conceitos do movimento rotacional. Além disso, Boaro exemplifica cada um dos tipos de alavanca. Ao fim do vídeo, o professor resolve um exercício de aplicação.

Equilíbrio do corpo extenso

O estudo da estática é muito importante em diversas áreas do conhecimento. Por exemplo, na engenharia civil. Para iniciar os estudos desses conceitos, o professor Marcelo Boaro explica as condições de equilíbrio para um corpo extenso. Ao fim da videoaula, o docente resolve um exercício de aplicação.

O estudo do momento de uma força é muito comum em vestibulares e provas de grande escala. Por exemplo, o Enem. Além disso, esse conceito pode ser aplicado em várias áreas da física. Uma delas é a alavanca.

Referências

Física I: Mecânica (2016) – YOUNG, H. D. et al.n
Física: Volume 1 (2008) – HALLIDAY, D. et al.
Curso de Física Básica: Volume 1 (2014) – NUSSENZVEIG, H. D.

Hugo Shigueo Tanaka
Por Hugo Shigueo Tanaka

Divulgador Científico e co-fundador do canal do YouTube Ciência em Si. Historiador da Ciência. Professor de Física e Matemática. Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM). Doutorando em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM).

Como referenciar este conteúdo

Tanaka, Hugo Shigueo. Torque. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/torque. Acesso em: 22 de September de 2021.

Exercícios resolvidos

1. [Udesc]

Ao se fechar uma porta, aplica-se uma força na maçaneta para ela rotacionar em torno de um eixo fixo onde estão as dobradiças. Com relação ao movimento dessa porta, analise as proposições.

I. Quanto maior a distância perpendicular entre a maçaneta e as dobradiças, menos efetivo é o torque da força.

II. A unidade do torque da força no SI é o N.m, podendo também ser medida em Joule (J).

III. O torque da força depende da distância perpendicular entre a maçaneta e as dobradiças.

IV. Qualquer que seja a direção da força, o seu torque será não nulo, consequentemente, a porta rotacionará sempre.

Assinale a alternativa correta.

a) Somente a afirmativa II é verdadeira.

b) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.

c) Somente a afirmativa IV é verdadeira.

d) Somente a afirmativa III é verdadeira.

e) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.

Alternativa correta: D

I: Errada: Quanto maior a distância entre a maçaneta e as dobradiças, maior e mais efetivo será o torque da força;

II: Errada: A unidade joule (J) destina-se à medição de quantidades de energia, portanto, jamais poderá ser utilizada para a determinação do torque;

III: Correta: A força que gera o torque deve ser aplicada perpendicularmente ao eixo de rotação (dobradiças);

IV: Errada: Se a força for paralela ao eixo de rotação (dobradiças), não haverá torque.

2. [Uece]

Uma gangorra em um parquinho infantil é ocupada por dois gêmeos idênticos e de mesma massa, Cosmo e Damião. Na brincadeira, enquanto um dos irmãos sobe em um dos acentos do brinquedo, o outro desce no outro acento. O brinquedo pode ser descrito como uma haste rígida, com um acento em cada extremidade, e livre para girar em um plano vertical em torno do ponto central. Considere os torques na haste da gangorra exercidos pelas forças peso de Cosmo (τc) e de Damião (τd), em relação ao ponto central. Na configuração em que Cosmo está na posição mais alta, é correto afirmar que

a) |τc| < |τd|.
b) |τc| = |τd|.
c) |τc| > |τd|.
d) |τc| >- |τd|.

Alternativa correta: B

Como as massas dos irmãos é a mesma e ambos estão à mesma distância do ponto de apoio, o torque de ambos será igual.

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