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domingo, 21 de setembro de 2014

MECÂNICA - TORQUE (MOMENTO DE UMA FORÇA)

"Um momento, por gentileza!"
A palavra “Momento” é comumente utilizada para tratar de um “instante de tempo”, como no título acima. Mas, na Física, Momento é o mesmo que Torque, uma grandeza física que nada tem a ver com tempo. Na escola se estuda que Momento, ou Torque, é uma “tendência de giro”, calculada por:
M = F . d (dado em N.m, no sistema internacional de unidades)

Para um mesmo momento FORÇA e DESLOCAMENTO são inversamente proporcionais. 
Quanto maior o DESLOCAMENTO (podendo ser chamado de RAIO), menor será a FORÇA aplicada sobre o objeto.
Exemplo 1
temos a chave de roda de um carro. Quanto MAIOR o COMPRIMENTO da chave de roda, mais FÁCIL fica tirar um parafuso de um pneu furado, por exemplo.

Exemplo 2
Se eu quero levar um caixote de um lugar a outro, eu exerço uma força sobre ele,empurrando-o ou arrastando-o até o destino. Força serve, entre outros, para gerardeslocamento de um corpo, fazê-lo sair do lugar.
Exemplo 3

Para apertar um parafuso, é necessário exercer um Momento ou Torque sobre ele, fazendo-o girar. Momento serve, portanto, para fazer um corpo girar em torno de um ponto, ou eixo.





DE NARIZ EMPINADO 

O avião cargueiro da brasileira Varig, no dia 12 de abril, ficou de nariz empinado no aeroporto da Cidade do México. Culpa da má distribuição de carga. É um efeito "gangorra", bem conhecido na Estática, parte da Física que estuda o equilíbrio dos corpos de dimensões não desprezíveis.
Para entender o que houve com o avião,veja a próxima figura, que mostra uma gangorra.

 
Numa ponta da gangorra, a força F1, aplicada a uma distância b1 do ponto de rotação O, tende a fazê-la girar no sentido anti-horário. Na ponta oposta, a força F2, aplicada a uma distância b2 do ponto de rotação O, tende a produzir rotação da gangorra no sentido horário. Para simplificar, desconsiderei o peso da própria gangorra.
As condições de equilíbrio da gangorra são:
  1. SF = 0 (Todas as forças aplicadas na gangorra devem se anular) 
    Esta condição garante que não haja translação da gangorra
  2. SM = 0 (Os momentos de todas as forças se anulam) 
    Esta condição garante que não haja rotação da gangorra.
Na condição "2" chamamos de momento M de uma força ao produto da intensidade F (ou módulo) da força pela distância b ao centro de rotação O. A distância b também é conhecida como braço de alavanca e ponto O como pólo. Assim, o momento da força F em relação ao pólo O será:
MF,O = ± F x b
Os sinais "+" ou "-" na fórmula servem para diferenciar rotação anti-horária (+) de rotação horária (-).
Na gangorra, a força de apoio, para cima, deve anular as forças F1 e F2, para baixo (condição de equilíbrio "1"). E, para que a gangorra não gire, os momentos das forças F1, Fe Fapoio devem se anular (condição de equilíbrio "2"). Pela figura, percebemos que F1 tende a fazer a gangorra girar no sentido anti-horário (momento positivo). Já a força F2 tende a fazer a gangorra girar no sentido horário (momento negativo). A força de apoio Fapoio tem braço de alavanca nulo, já que está aplicada no pólo (momento zero). Notamos ainda que a força  F1 está aplicada mais perto do ponto de rotação O do que a força F2. Em outras palavras, os braços de alavanca são diferentes (b1 <  b2). Neste caso, para compensar as diferenças de braços, a força F2, de braço maior, pode ser menor que a força F1, de braço menor. E haverá equilíbrio se SMO = 0, ou seja,  +F1X b- F2X b+ Fapoio x 0 = 0. Assim, teremos equilíbrio se F1X b= F2X be, como já dissemos, a força de braço maior pode ser menor e vice-versa. Os braços compensam as forças!
O avião é um corpo extenso e funciona mais ou menos como uma gangorra, só que de peso não desprezível, daí a atenção que se deve ter para a distribuição de massas no seu interior. Se a carga interna está bem distribuída, terá o seu centro de massa bem no seu centro geométrico. Assim, deve ficar em equilíbrio, com o seu corpo na horizontal, tanto em solo quanto em vôo. Tanto a força de sustentação aerodinâmica Fsust feita pelas asas como o peso P do avião devem estar aplicados no centro do avião, com braço de alavanca nulo. Assim, anulam-se e não exercem momento (ou torque) algum.
 O avião fica em perfeito equilíbrio.
Imagine, no entanto, se o que aconteceu com o avião da Varig em solo ocorresse em pleno vôo! A carga Pmaior na traseira contra a carga Pmenor na dianteira não dariam mais um momento nulo e provocariam um torque que faria o corpo do avião girar em vôo, alterando a posição das asas e, consequentemente, prejudicando a aerodinâmica que permite ao avião ter sustentação para anular o peso e manter-se no ar. O avião, com certeza, cairia! 


5 comentários:

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