TORQUE Prof. Daniel Almeida

Transcrição

1 TORQUE Prof. Daniel Almeida

2 FÍSICA, 1ª Série do Ensino Médio Estática e Torque Efeito de rotação das forças Momento ou Torque da força: Grandeza física que pode causar uma rotação num corpo, alterar a sua rotação ou evitar que ela ocorra. M F = F d. Senθ O valor do momento de uma força, M F, calcula-se através do produto da intensidade da força, F, pela distância, d, medida na perpendicular, entre a linha de ação da força e o eixo de rotação. Esta distância chama-se braço da força.

3 F 3 F 1 F 2 M F. d fixo ou giro F 1 1) Força ao braço da alavanca produz momento máximo. 2) Força ao F 2 braço da alavanca não produz momento. 3) Força aplicada no não F 3 produz momento.

4 Efeito de rotação das forças Maior intensidade da força Maior momento da força Maior efeito de rotação Maior braço Maior momento da força Maior efeito de rotação

5 Efeito de rotação das forças Maior intensidade da força Maior momento da força Maior efeito de rotação Maior braço Maior momento da força Maior efeito de rotação

6 Os puxadores estão o mais afastados possível das dobradiças. Porquê? Uma força de pequena intensidade pode ter o mesmo efeito rotativo que uma força mais intensa, desde que seja aplicada a uma distância maior do eixo de rotação.

7 Os puxadores são colocados perpendicularmente às portas. Porquê? (A) (B) d d d (A) > d (B) O efeito de rotação de uma força é máximo quando a força atua perpendicularmente ao eixo de rotação.

8 F 1 F 2 F 3 Qual das forças produz maior efeito de rotação?

9 Torquímetros Torquímetros são aparelhos usados para apertar parafusos que requerem um torque exato. Os dentistas usam um aparelho semelhante, porém menor, para aparafusar a base de um implante dentário.

10 Momento de uma força (torque) Unidade SI: N.m Pode-se usar também: N.cm ou Kgf.m Lembrando: 1kgf = 9,8 N

11 EXEMPLO: Ao extrair uma porca que prende a roda de um carro, um homem aplica forças de intensidade de 4,0 N com as duas mãos numa chave de roda, mantendo as mãos a 50 cm uma da outra. Determine o momento aplicado pelo homem. Solução Dados: F = 4,0 N e d = 50 cm = 0,50 m O momento do binário vale: M = F. d = 4,0. 0,50 M = + 2,0 N. m F ( + )Anti-horário -F (- ) Horário

12 Exemplo

13 Exemplo (FGV SP) Em uma alavanca interfixa, uma força motriz de 2 unidades equilibra uma resistência de 50 unidades. O braço da força motriz mede 2,5 m; o comprimento do braço da resistência é: a) 5 m b)0,1 m c)1 m d) 125 m e) n.d.a.

14 Solução: Alternativa c.; Dados: Fm = 2 u e FR = 50 u 2,5 m x F m = 2 u F R = 50 u Sabendo para que ocorra equilíbrio, temos que M = 0; então: 2,5. F m - x. F R = 0 2,5. 2 = x. 50 x = 0,1 m

15 Suponha F 1 =100N, F 2 =20N e F 3 =50N. Em que sentido vai girar a barra? O somatório dos momentos de uma força

16 Máquinas simples Uma saída para o esforço físico e para a falta de agilidade!

17 Alavancas Uma alavanca é uma máquina simples. Consiste numa barra rígida que gira em torno de um eixo ou ponto fixo, o fulcro, na qual são aplicadas duas forças: a força que se pretende vencer, a resistência, e a força que é necessário exercer para vencer a primeira, a potência. Esquema de uma Alavanca

18 Alavancas Uma alavanca está em equilíbrio quando os momentos das duas forças, potente e resistente, são iguais: M resistência = M potência F 1 d 1 = F 2 d 2 Quanto maior for o braço da força potente relativamente ao braço da força resistente, menor será a intensidade da força potente a exercer para equilibrar a alavanca.

19 Alavancas

20 Alavancas e suas aplicações práticas Força resistente Força Potente Eixo fixo Quanto mais longe do eixo fixo exercemos a força, mais facilmente partimos a noz.

21 Em tarefas como:

22 Algumas máquinas simples

23 Elementos de uma alavanca Força motriz ou força potente = Fp ou F força aplicada em uma das extremidades Força resistente = Fr ou R força de resistência do objeto Ponto de apoio = A ou Braço de potência = Bp distância entre o ponto de apoio e a força potente Braço de resistência =Br distância entre o ponto de apoio e a força de resistência

24 Identificando os elementos de uma alavanca

25 Tipos de alavancas Alavanca interfixa: ponto de apoio entre a potência e a resistência.

26 Tipos de alavancas Alavanca interpotente: força potente entre o apoio e a resistência.

27 Tipos de alavancas Alavanca inter-resistente: resistência entre o ponto de apoio e a força potente.

28 Tipos de alavancas O antebraço é uma alavanca interpotente em que o fulcro está na articulação com o úmero (osso do cotovelo) e a força potente é exercida pelo bíceps.

29 Alavancas e suas aplicações práticas

30 Exercícios

31

32

33

34 Qual o valor da força potente (P) aplicada a esta alavanca interfixa afim de se obter o equilíbrio?

35 Bp = 2X (2. 1,20 = 2,40) Fp =? BR = X (1,20) FR = 20N 2X + X = 3,60 3X = 3,60 X=3,60/3 X=1,20m BP. FP = BR. FR 2,40. FP = 1, FP = 24 / 2,4 FP = 10N

36 Para levantar 500Kg, emprega-se uma alavanca de 1,50m. O ponto de aplicação e o ponto de apoio distante 0,30m. Qual a força que se deve aplicar na extremidade da alavanca para erguer a pedra?

37 P=m.g P= P=5000N BP. FP = BR. FR 1,20. FP = 0, ,20. FP = 1500 FP=1500/1,20 FP = 1250N

38 É preciso erguer um peso de 1000kg por meio de uma alavanca; qual deve ser a força potente (P), se os braços de alavanca são 1,20m para a força potente (P) e 0,24m para a resistência?

39 FR. BR = BP. FP ,24 = 1,20. FP 2400 = 1,20 FP FP = 2400/ 1,2 FP = 2000 N

40 FIM