Força e torque

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Definição de Força

Em Física, Força designa um agente capaz de modificar o estado de repouso ou de movimento de um determinado corpo. Porém, falar de força parece ser muito abstrato, mas basta pensar em todas as tarefas diárias que realizamos para que possamos perceber que força é algo que está presente em nosso dia a dia. Por exemplo: quando empurramos ou puxamos um objeto dizemos que estamos fazendo força sobre ele. Existem vários tipos de força: força elétrica, força magnética, força gravitacional, força de atrito, força peso, força normal e outras. O conceito de força está relacionado com as leis de Newton, criadas por Isaac Newton, que foi responsável por grandes desenvolvimentos no âmbito da Física e mais concretamente no estudo da força. Atualmente, depois de aproximadamente 3 séculos de terem sido formuladas, as leis de Newton ainda são válidas. Por esse motivo, a unidade do Sistema Internacional de força é o newton (N).

 Diante disso, podemos perceber que um dos grandes feitos da mecânica newtoniana foi o desenvolvimento de relações quantitativas entre as forças atuantes sobre um objeto e as mudanças no movimento do mesmo. Isso, contudo, não altera o fato de que a ideia de força existe independentemente das leis quantitativas do movimento e surge, inicialmente, a partir de experiências bastante subjetivas, como as que envolvem um esforço muscular na aplicação de um ‘puxão’ ou ‘empurrão’ (French & Ebison, 1986, p. 25). A concepção newtoniana de força, entretanto, está longe de ser óbvia, como as pesquisas têm documentado fartamente. Como destaca Warren (1984, p. 2): “Nós estamos convencidos de forças são necessárias para causar o movimento e que o movimento ocorre na direção da força. Os físicos, porém, assumem um pressuposto completamente diferente de que forças são necessárias apenas para mudar o movimento – uma ideia que parece repugnante para o senso comum”.

Podemos perceber que o Torque corresponde à força de giro exercida em determinado braço de alavanca e se baseia no módulo da força, na linha de ação e em um ponto de referência. O torque existe mesmo quando não há movimento. Geramos um torque toda vez que aplicamos a força usando uma chave de boca. Apertar as porcas das rodas de um carro é um bom exemplo. Quando usamos uma chave de roda, aplicamos determinada força para manejá-la. Essa força cria um torque sobre o eixo da porca, que tende a girar este eixo. 

As unidades inglesas de medida de torque são libra-polegada ou libra pé; a unidade SI é Newton-metro. Observe que as unidades de torque têm dois compenetres: força e distância. Para calcular o torque, é preciso apenas multiplicar a força aplicada pela distância medida entre o ponto de aplicação e o centro do eixo de rotação. No caso das porcas, se sua chave tem um pé de comprimento e você aplica uma força de 200 libras, estará gerando um torque de 200 libras-pés. Se usarmos uma chave de 2 pés, precisaremos aplicar uma força de 100 libras para gerar o mesmo torque.

 De acordo com Henderer -2006, a falta de sincronismo e de rigidez das máquinas ou sistema de fixação resultam em uma não uniformidade das roscas. Alguns material de ferramentas como metal duro exige um ótimo padrão de rigidez e sincronismo para que se obtenha sucesso com a ferramenta.  Além disso, segundo BITENCOURT, WEINGAERTNER, LEPIKSON e THESKA, 2010, o Torque é gerado a partir do produto de uma força resultante da aceleração da
gravidade na qual as massas são submetidas multiplicadas pelo comprimento do braço. O princípio de peso morto é o que promove melhores características metrológicas aos padrões primários de torque.

        

Movimento Harmônico Simples (MHS)

O Movimento Harmônico Simples é um movimento oscilatório e periódico, em torno de um ponto “O”, denominado origem ou ponto de equilíbrio. Este movimento está presente em vários aspectos de nossas vidas, como nos movimentos do pêndulo de um relógio, de uma corda de violão ou de uma mola. O MHS realiza um mecanismo de “vai e vem” em torno de uma posição de equilíbrio, sendo caracterizados por um período e por uma frequência. Trata-se também de um movimento variado, porém não pode ser considerado uniformemente variado, já que a aceleração não é constante.  Podemos observar que no movimento harmônico com mola a força aplicada é sempre restauradora. Sempre tendendo ao equilíbrio. Devido à elasticidade da mola, assim uma vez que a massa sai do equilíbrio uma força restauradora que obedece à lei de Hooke tende a restaurar o sistema para esse equilíbrio. Como resultado, acelera e começa a voltar para o equilíbrio e quando a massa se aproxima do ponto de equilíbrio a força diminui. No equilíbrio ela desaparece. Após passar pelo equilíbrio onde x = 0 a massa não desaparece devido ao impulso causando pela constante K da mola continuando assim além do ponto de equilíbrio e comprimindo a mola. A força tenta pôr a massa em equilíbrio novamente.