Como calcular o torque em um eixo

Toda a física se preocupa em descrever como os objetos se movem e como certas quantidades que eles possuem (por exemplo, energia, momento) são trocadas entre si e com o ambiente. Talvez a quantidade mais fundamental que governa o movimento seja a força, que é descrita pelas Leis de Newton.

Quando você visualiza forças, provavelmente imagina objetos sendo empurrados ou puxados em linha reta. Na verdade, quando você é exposto pela primeira vez ao conceito de força em um curso de ciências físicas, esse é o tipo de cenário que você apresenta porque é o mais simples.

Mas as leis físicas que governam o movimento rotacional incluem um conjunto totalmente diferente de variáveis ​​e equações, mesmo que os princípios básicos sejam os mesmos. Uma dessas quantidades especiais étorque, que freqüentemente atua para girar eixos em máquinas.

Uma força, simplesmente, é um empurrão ou puxão. Se o efeito líquido de todas as forças que atuam sobre um objeto não for cancelado, essa força resultante fará com que o objeto acelere ou mude sua velocidade.

Ao contrário, talvez, de sua própria intuição, bem como das idéias dos antigos gregos, a força não é necessária para mover um objeto em velocidade constante, pois a aceleração é definida como a taxa de variação de velocidade.

Seuma= 0, mudança emv= 0 e nenhuma força é necessária para que o objeto continue se movendo, desde que nenhuma outra força (incluindo arraste de ar ou fricção) atue sobre ele.

Em um sistema fechado, se a soma de todas as forças presentes for zeroea soma de todos os torques presentes também é zero, o sistema é considerado emequilíbrio, já que nada o está obrigando a mudar seu movimento.

A contrapartida rotacional da força na física é o torque, representado por​T​​.

O torque é um componente crítico de praticamente todo tipo de aplicação de engenharia imaginável; toda máquina que inclui um eixo giratório inclui um componente de torque, que responde por quase todo o mundo do transporte, junto com o equipamento agrícola e muito mais no mundo industrial.

A fórmula geral para torque é dada por

OndeFé a força aplicada a um braço de alavanca de comprimentorem um ânguloθ. Como sen 0 ° = 0 e sen 90 ° = 1, você pode ver que o torque é maximizado quando a força é aplicada perpendicularmente à alavanca. Quando você pensa sobre qualquer experiência com chaves longas que possa ter tido, provavelmente isso faz sentido intuitivamente.

• O torque tem as mesmas unidades da energia (o Newton-metro), mas no caso do torque, éNuncareferido como "Joules". E, ao contrário da energia, o torque é uma quantidade vetorial.

Para calcular o torque do eixo - por exemplo, se você estiver procurando por uma fórmula de torque do eixo de comando - primeiro você deve especificar o tipo de eixo do qual está falando.

Isso ocorre porque eixos que, por exemplo, são vazados e contêm toda a sua massa em um anel cilíndrico se comportam de forma diferente dos eixos sólidos do mesmo diâmetro.

Para torção em eixos ocos ou sólidos, uma quantidade chamadatensão de cisalhamento,representado porτ(a letra grega tau), entra em cena. Também omomento polar de inércia de uma área​, ​J, uma quantidade semelhante à massa em problemas de rotação, entra na mistura e é específica para a configuração do eixo.

A fórmula geral para torque em um eixo é:

Onderé o comprimento e a direção do braço da alavanca. Para um eixo sólido,Jtem o valor de (π / 2)r​⁴.

Para um eixo oco,Jem vez disso é (π / 2) (r​_o⁴ – ​r​_eu⁴), Onder​_{o e} ​r​_o são os raios externo e interno do eixo (a parte sólida externa ao cilindro vazio).