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¿Qué es el par?

Mar 30, 2017
Usted probablemente ha oído hablar de par antes, tal vez al hablar de los coches. Ahora aprende lo que realmente es, y lo que tiene que ver con el equilibrio de rotación. Luego, el trabajo a través de un problema de ejemplo que combina los dos.

Torque en la vida cotidiana

Cuando escuchamos el término 'par de torsión', es más a menudo en el contexto de los automóviles. El par es uno de los términos comúnmente lanzados alrededor para describir lo poderoso que es un coche, pero ¿qué significa exactamente? En un automóvil, el par es la fuerza que los pistones ponen en el cigüeñal, causando que las ruedas giren.

Mientras que a menudo se considera un término automotriz, par es en realidad un término de física general que tiene muchas aplicaciones. El par se define como una fuerza de torsión que tiende a causar rotación. Llamamos el punto donde el objeto gira el eje de rotación . Se utiliza el par de torsión todos los días sin darse cuenta. Usted aplica el par de torsión tres veces cuando usted abre simplemente una puerta bloqueada. Girando la llave, girando el pomo de la puerta, y empujando la puerta abierta así que oscila en sus bisagras son todos los métodos de aplicar un par.

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Física del par

Para encontrar una fuerza lineal necesitamos conocer una masa y una aceleración. Sin embargo, el par es un poco diferente, gracias a la rotación que están involucrados. Piensa en abrir una puerta. ¿Dónde presionas cuando quieres que se abra? Usted empuja en el lado de la puerta donde no hay bisagras porque empujar en el lado con las bisagras haría mucho más difícil de abrir. Así que para el par, necesitamos conocer no sólo la masa y la aceleración de una fuerza lineal, sino también qué tan lejos esa fuerza es del eje de rotación, ya que también podemos obtener diferentes resultados dependiendo de eso. Podemos ver esto en el diagrama y la ecuación para el par.



T = F * r * sin ( theta )

T = par

F = fuerza lineal

R = distancia medida desde el eje de rotación a donde se aplica la fuerza lineal

Theta = el ángulo entre F y r

En nuestra ecuación, sin ( theta ) no tiene unidades, r tiene unidades de metros (m), y F tiene unidades de Newtons (N). Combinando estos juntos, podemos ver que una unidad de par es un Newton-metro (Nm).

Finalmente, se necesita theta para tener en cuenta la dirección desde la cual se aplica la fuerza lineal. La fuerza no siempre será empujada de derecha a izquierda como una puerta. Puede venir de muchos ángulos diferentes.

Equilibrio de rotación

Por lo tanto, hemos visto cómo un par puede trabajar en un objeto, pero usted puede fácilmente tener más de un par de aplicar a la vez. Piense en el motor del coche. En cada coche, hay más de un pistón aplicando par de torsión al cigüeñal. En este caso hay un par total que es la suma de cada par individual.

Total T = T {1} + T {2} + ... + T {n}

En esta ecuación, n es el número total de pares que se aplican al objeto. También hay un caso especial de este llamado equilibrio de rotación . Aquí es donde la adición de todos los pares que actúan sobre un objeto es igual a cero. Cuando esto sucede, esto puede significar que no hay par que actúa sobre el objeto, o todos los pares que actúan sobre el objeto están cancelándose mutuamente. Para visualizar los pares que se anulan, veamos un caso simple con dos pares: un balancín.



En la parte superior de la imagen, dos niños están sentados en un balancín que no se mueve. Están equilibradas en el eje de rotación, que es el fulcro en el caso de un balancín. Ambos niños están ejerciendo una fuerza hacia abajo con su peso, también conocido como la fuerza debida a la gravedad. El niño 1 está intentando girar el balancín en sentido contrario a las agujas del reloj, y el niño 2 está tratando de girarlo en el sentido de las agujas del reloj. Mientras las magnitudes de los dos pares sean iguales, se anulan mutuamente, ya que están tratando de mover el balancín en direcciones opuestas.

Problema de estancamiento

Veamos un ejemplo de cálculo usando tanto el equilibrio de rotación como la ecuación para el par.



El balancín en la imagen está en equilibrio rotacional y no se mueve. Queremos saber hasta qué punto el niño 2 a la derecha es desde el eje de rotación en el fulcro. El niño 1 a la izquierda tiene una masa de 38 kg y está a 4 m del fulcro. El niño 2 tiene una masa de 25 kg.