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Aula 4.32: Torque, alavancas e equilíbrio de corpos extensos

Torque

Força e torque sendo aplicados sobre uma chave

Torque é a grandeza física que indica a tendência de rotação de um corpo. Observe a figura ao lado, o torque é a grandeza que indicará a tendência de rotação do parafuso (neste caso). Esta grandeza é, evidentemente, proporcional a força aplicada na chave e será, também – e isso não é tão evidente –, proporcional ao comprimento do braço de alavanca.

O torque em módulo pode ser obtido através da fórmula:

Em que d é a distância entre o ponto de aplicação da força e o polo (comprimento do braço de alavanca) e F é a força. O seno está na expressão para garantir-nos que estaremos a considerar apenas a componente da força perpendicular ao braço de alavanca (a componente paralela, se houver, não gera torque)


⚛ UNIDADE DE MEDIDA:

 

 

 

Equilíbrio de corpos extensos

O equilíbrio estático de um corpo extenso dar-se-á sempre que o ocorrer simultaneamente os equilíbrios rotacional e translacional:

 



Dois corpos em equilíbrio sobre uma prancha

 

Brincando de gangorra

Animação de dois seres brincando de gangorra


Quando brincamos de gangorra, podemos contralar se subiremos ou desceremos apenas alterando-se a posição de nosso corpo. Ao jogá-lo para trás, deslocamos o centro de massa para mais longe do ponto de rotação do sistema, aumentando, portanto, o braço de alavanca e o torque que tenderá a fazer o sistema girar parar determinado sentido.

 

 

 

 

Alavancas

Alavanca é um dispositivo mecânico que posssui um ponto em que aplicamos uma força e um ponto em que exercermos força sobre um objeto. Por intermédio deste dispositivo, podemos, aplicando forças pequenas, exercermos forças grandes em outros objetos. O contrário também pode ser executado.

 

Trabalhador usando uma alavanca para levantar pedra

Veja o exemplo ao lado. Consideremos apenas as componentes verticais das forças do problema. Nele, um homem aplica, na barra, uma força para baixo (força potente). A barra tenderá a girar em sentido anti-horário, devolvendo uma força maior, na extremidade oposta, e para cima (força resistente). Caso a força resistente seja maior do que a força peso do objeto considerado, o objeto será levantado.

 

 

 

Tipos de alavancas

Existem três categorias de alavancas. São elas: interfixas, interresistentes e interpotentes. O nome de cada categoria faz alusão ao tipo de força que aloja-se na parte intermediária do instrumento.

Tipos (nomenclaturas) de alavancas

 

 

 

Vantagem mecânica

Indica o aproveitamento, a eficiência, com que age a força potente face à força resistente. Esta grandeza pode ser extraída da razão entre a força resistente e a força potênte ou, então, entre braço resistente e braço potente: