Este artigo explica o que são pares de forças e como calcular o momento de um momento de forças. Além disso, você encontrará as propriedades do torque e um exemplo concreto de como fazer o cálculo.
O que é um casal forçado?
Um par de forças é um sistema formado por duas forças paralelas de mesma magnitude, mas em direções opostas. Além disso, as forças de um par de forças produzem movimento rotacional em um corpo.
Por exemplo, quando você gira o volante de um carro com as duas mãos, você aplica algumas forças no volante.
Uma característica importante de um par de forças é que a força resultante do sistema é zero, pois as duas forças aplicadas têm a mesma direção e intensidade, mas sua direção é oposta. O sistema está, portanto, em equilíbrio de forças.
Na física, o par de forças também é chamado de torque ou simplesmente torque.
Momento de algumas forças
Algumas forças geram um momento no corpo que é aplicado. O momento de um par de forças é igual à magnitude de uma força no sistema multiplicada pela distância que separa as duas forças.
O momento total (ou torque) de um par de forças no centro do corpo rígido é gerado pelas duas forças. E como as duas forças têm o mesmo módulo, mas sua direção é oposta, ambas geram um momento de mesma magnitude e mesma direção.
É portanto muito simples demonstrar a fórmula para um par de forças; basta somar o valor dos dois momentos gerados pelas forças:
![\begin{aligned}M&=F_1\cdot \cfrac{d}{2}+F_2\cdot \cfrac{d}{2} \\[1ex]&=F_1 \cdot \cfrac{d}{2 }+F_1 \cdot \cfrac{d}{2}\\[2ex] & = F_1\cdot d \\[2ex] &=F_2 \cdot d\end{aligned}](https://physigeek.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-53292e4f614aab20c7e39bb481567ddc_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
O momento de um par de forças gera um movimento rotacional do corpo, portanto não está em equilíbrio rotacional. Em outras palavras, o corpo rígido está em equilíbrio de forças, mas não em equilíbrio de momentos.
Exemplo de algumas forças
Dada a definição de um par de forças, veremos um exemplo de como é calculado o momento de um par de forças para finalizar a assimilação do conceito.
- Calcule o momento gerado por um par de forças de 16 N separadas por 3 m.
Para determinar o momento da força torque do exercício, devemos aplicar a fórmula que vimos na seção acima:
E agora simplesmente substituímos os dados do problema na fórmula e calculamos o momento do par de forças:
Propriedades de torque de força
Em geral, os pares de forças possuem as seguintes características:
- Algumas forças podem ser transferidas seguindo a direção das forças do sistema e o efeito que elas causam não muda.
- Você também pode transferir um par de forças para outro plano paralelo, pois o efeito produzido será o mesmo.
- À medida que o corpo rígido gira em torno do ponto médio, um par de forças pode ser transformado em uma única força equivalente que gera o mesmo momento.
- Matematicamente, um par de forças pode ser substituído por um sistema equivalente com forças de magnitude diferente e um braço de comprimento diferente, basta conservar o momento da força gerada.