¿QUÉ SIGNIFICA "FUERZA RESULTANTE" Y PARA QUÉ SIRVE?

ACTIVIDAD

4
TORQUES

Hacer clic en los controles para ver el video Hacer clic en los botones para visualizar Hacer clic en las pestañas para avanzar

Analiza las siguientes situaciones:
  1. 01Cuando empujas una puerta, ésta gira alrededor de las bisagras.
  2. 02Al apretar un tuerca usando una llave, esta gira alrededor del tornillo.
  3. 03Cuando pedaleas en una bicicleta, una de sus llantas se mueve.
  1. ¿De qué manera es más fácil realizar estas labores, aplicando la fuerza cerca o lejos del eje de rotación? ¿En qué dirección? ¿Por qué?
  2. ¿Qué variables influyen en este proceso? Explica
  3. Realiza un dibujo de la situación anterior y representa la fuerza, la dirección y la distancia.
  4. Finalmente, escribe tus conclusiones.
Realiza la siguiente actividad y prepárate para contestar las preguntas relacionadas:
  1. Materiales:

    - Una regla plástica
    - Una cuerda de 50 cm aproximadamente
    - Una piedra pequeña
    - Plastilina

  2. Paso 1

    - Sujeta firmemente con una mano la regla por un extremo de tal forma que permita rotar (entre dos dedos), a este punto le llamaremos pivote o tornillo.

  3. Paso 2

    - Del otro lado, ata una cuerda que será sostenida por la otra mano, de tal manera que la cuerda forme un ángulo de aproximadamente 30 grados con la regla, a este punto le llamaremos tensión.

  4. Paso 3

    - Coloca un peso (una piedra pequeña pegada con plastilina) sobre la regla, cerca de la tensión, después alza la regla (no tan alto porque se puede caer la piedra).

A partir del experimento realizado, contesta:
  • ¿Qué sucede con la regla si la mano que sostiene la cuerda de tensión se desplaza hacia arriba? ¿Por qué?
  • Teniendo en cuenta que la fuerza de tensión tiene un ángulo de inclinación, ¿qué componente de esta fuerza consideras que realiza la rotación hacia arriba?
  • ¿Qué sucede con la regla si se suelta de la mano la cuerda de tensión? ¿por qué?
  • ¿Qué condición debe tener una fuerza aplicada a un objeto para que se produzca una rotación?
  • ¿Qué fuerza se siente en la mano que hace el papel de pivote o tornillo, si la mano que sostiene la cuerda de tensión cambia de ángulo, por ejemplo a 150 grados?
  • ¿Qué fuerza siente en la mano del pivote si la piedra se acerca al pivote?
  • ¿Cómo influye el hecho de mover la piedra sobre la regla en las demás fuerzas?
  • Supón que la fuerza de tensión es de 90 grados y una piedra de 100 gramos está ubicada a una distancia, desde la mano al tornillo, de 20 cm.
    ¿Consideras que es suficiente para que la regla no rote (ni suba, ni baje), que el total de las fuerzas hacia arriba sea igual al total de las fuerzas hacia abajo? ¿Qué condiciones debe cumplirse para que la regla permanezca horizontal (equilibrio de rotación)?
Analiza con tus compañeros y contesta:

Es conocido por todos que para equilibrar una barra con dos pesos iguales en sus extremos, el punto de apoyo debe situarse en la mitad de la barra.

¿Cómo será la situación si los pesos son distintos? ¿Por qué?
Plantea un ejemplo numérico y comprueba que está en equilibrio

Torque

Equilibrio Rotacional

Torque

Es una magnitud vectorial generada por una fuerza aplicada en un punto de un cuerpo rígido.

Este cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algún otro punto.
Se calcula como producto vectorial entre el radio y la fuerza T → = r → x F → es decir, el producto entre el radio y la componente de la fuerza que es perpendicular al radio de palanca.

Donde F → fuerza sobre un punto de un cuerpo rígido, respecto a una posición r →
del punto de rotación.
Por lo tanto el módulo
es equivalente a: Ʈ = r * F senα
Siendo α el ángulo entre r y F. Notar que F senα es la componente perpendicular de F a la distancia r.

Equilibrio rotacional:

Un cuerpo se encuentra en equilibrio de rotación respecto a un punto, si la suma de los torques respecto a ese punto es cero.

Σ Ʈ → = 0