Estática- Torque e Condições de Equlíbrio

Torque

Torque é uma força que tende a rodar ou virar objetos. Você gera um torque toda vez que aplica a força usando uma chave de boca. Apertar as porcas das rodas de seu carro é um bom exemplo. Quando você usa uma chave de roda, aplica determinada força para manejá-la. Essa força cria um torque sobre o eixo da porca, que tende a girar este eixo.

T = - F . d

exemplo: ao fechar a porta de um carro, de 0,9 m de comprimento, nota-se que esta gira no sentido horário. Sabendo que a força aplicada à porta é de 4 N, qual será o valor da intensidade do Torque em relação ao ponto fixo da porta?

Sabemos que o torque, quando o movimento é no sentido horário, é dado por:

T = - F . d

Sendo:

d = 0,9m e F = 4 N

assim:

T = - 4 . 0,9

Portanto:

T = -3,6 N.m

Podemos concluir que o torque é inversamente proporcional à distância d em relação ao ponto de rotação. Devido a esse fato é que se coloca a maçaneta das portas na extremidade oposta ao ponto de rotação.

Condições de equilíbrio de um corpo 

Para que um corpo esteja em equilíbrio, além de não se mover, este corpo não pode girar. Por isso precisa satisfazer duas condições:

1. O resultante das forças aplicadas sobre seu centro de massa deve ser nulo (não se move ou se move com velocidade constante).                                                                                                                                
2. O resultante dos Momentos da Força aplicadas ao corpo deve ser nulo (não gira ou gira com velocidade angular constante).

Tendo as duas condições satisfeitas qualquer corpo pode ficar em equilíbrio, como esta caneta:

 

Exemplo: Em um circo, um acrobata de 65kg se encontra em um trampolim uniforme de 1,2m, a massa do trampolim é 10kg. A distância entre a base e o acrobata é 1m. Um outro integrante do circo puxa uma corda presa à outra extremidade do trampolim, que está a 10cm da base. Qual a força que ele tem de fazer para que o sistema esteja em equilíbrio.

Como o trampolim é uniforme, seu centro de massa é exatamente no seu meio, ou seja, a 0,6m. Então, considerando cada força:

Pela segunda condição de equilíbrio:

Estudo dirigido sobre torque e condições de equilíbrio estático

1- Qual a diferença entre translação e rotação?

Translação de um corpo rígido é aquele que todos os pontos se movem paralelamente.

Rotação de um corpo rígido é aquele que deixa pelo menos um ponto fixo.

2- Apresente exemplos de movimentos de rotação e de translação os quais realizamos no nosso dia a dia?
Rotação de cabeça (direito, esquerdo) e da coxa (medial e lateral).

3- O que é o torque?

 Efeito de uma força que age em uma distância perpendicular ao eixo de rotação.

4- Quais as variáveis mecânicas que influenciam a produção de torque em uma articulação?

Comprimento muscular e braço de momento.

5- Quais variáveis não mecânicas que podem influenciar a produção de torque em uma articulação? Dê exemplos e explique por que.

Variáveis fisiológicas, como o movimento humano que é gerado pela produção de força  por músculos que se inserem em ossos articulados por juntas, constituindo as alavancas. 

6- O que significa equilíbrio estático?
É o arranjo de forças atuantes sobre determinado corpo em repouso de modo que a resultante dessas forças tenha módulo igual à zero (acelerado ou não) .

7- Quais são as condições para garantir o equilíbrio estático?
O somatório das forças tem que ser igual a zero e não há rotação.

8- Para uma pessoa com massa corporal de 80 kg, quanto pesará:
a- Cabeça: 6,24 Kg
b- Mão: 0,48 Kg
c- Antebraço: 1,28 Kg
d- Coxa: 7,76 Kg
e- Perna+pé: 4,8 Kg

9- O que é uma alavanca?
São hastes rígidas que podem girar em torno de um eixo sob a ação de força específica. No corpo humano é representada pelo osso.

10-  Quais os tipos de alavancas?

Alavancas interfixas (de equilíbrio), inter-resistentes (de força ou de esforço) e interpotentes (de velocidade).

11- O que é vantagem mecânica?

À vantagem que se obtém ao usar uma alavanca, permitindo que uma resistência possa ser vencida com menor esforço.

12- Para que serve uma alavanca no corpo humano?
Para movimentar uma resistência.

13- Qual o tipo de alavanca mais encontrado no corpo humano?

São as inter-resistentes.

14- Qual a função de uma polia fixa?

Muda a direção e sentido de uma força, mantendo sua intensidade.

15- Qual a função de uma polia móvel?

Uma polia móvel consegue aumentar ou diminuir a intensidade de forças, mas tem a inconveniência de  diminuir o deslocamento do corpo.