Momento de un par
En mecánica, un par es un par de fuerzas paralelas iguales que apuntan en direcciones opuestas. El único efecto de un par es causar o inhibir el giro de un cuerpo. El efecto de giro, o momento, de un par, se calcula multiplicando la magnitud de ambas fuerzas por la distancia perpendicular entre sus líneas de acción.
Cuando se aplica una fuerza para hacer girar un cuerpo, según la tercera ley de Newton, se ejerce una fuerza de reacción igual y opuesta sobre el punto alrededor del cual gira el cuerpo (porque las fuerzas se aplican siempre en pares), pero esta fuerza de reacción es el momento de una fuerza sobre el punto de giro es cero porque la distancia perpendicular de la fuerza de reacción al punto de giro es cero. En consecuencia, el cuerpo gira sólo bajo la influencia del par de torsión, τ = F × r. Para aumentar el efecto de rotación, se pueden aplicar simultáneamente dos fuerzas F iguales y opuestas sobre el cuerpo en dos puntos diferentes A y B.
Acoplamiento
Cuando dos fuerzas iguales y opuestas se aplican simultáneamente en diferentes puntos de un cuerpo, su fuerza resultante es nula, pero ambas fuerzas iguales y opuestas intentan girar el cuerpo en la misma dirección. Estas fuerzas se denominan Pareja.
Tal par de fuerzas tiene una tendencia a rotar ese cuerpo. Consideremos A y B como los dos puntos de un cuerpo sobre los que se aplican dos fuerzas F de igual resultado en direcciones opuestas y paralelas entre sí. Por efecto de esta fuerza, este cuerpo comienza a girar en sentido contrario a las agujas del reloj o intenta girar alrededor del eje que pasa por 0. Ten en cuenta que si la línea de acción de estas dos fuerzas iguales es la misma o actúan en el mismo punto, entonces se anularán mutuamente.
Un par de torsión opera sobre un cuerpo como resultado de la actividad de un par, haciendo que el cuerpo gire alrededor de un punto fijo.
τ = F × r
que denota el par aplicado sobre el cuerpo. La magnitud del par es igual a la cantidad de fuerza multiplicada por la distancia perpendicular entre las dos fuerzas.
Características de los acoplamientos
- Como las dos fuerzas que componen el par son iguales y opuestas, el par no crea movimiento de traslación.
- Cuando actúa sobre un cuerpo, la fuerza neta resultante sobre el mismo es nula.
- Como la suma algebraica de los momentos de las dos fuerzas alrededor de cualquier punto de su plano no es cero, provoca un movimiento de rotación puro en el cuerpo.
- El momento de la pareja alrededor de cualquier punto de su plano es constante en tamaño y dirección.
Momento
La tendencia de una fuerza es a rotar un cuerpo. Se mide por el momento de la fuerza. El producto de una de las dos fuerzas de una pareja y la distancia perpendicular entre sus líneas de acción (llamada brazo de la pareja) se llama momento de la pareja.
Matemáticamente, el momento de la pareja se define como el producto de la fuerza y la distancia perpendicular entre las líneas de acción de las dos fuerzas. En este caso, la distancia perpendicular entre las líneas de acción de dos fuerzas se llama también brazo de la Pareja. Es decir, el momento de la fuerza también es igual al producto de la fuerza aplicada y el brazo de un par de fuerzas.
Así, el momento de par de fuerzas viene dado por,
τ = F × d …….(1)
De la fórmula del momento de un par de fuerzas se deduce que el momento de un par de fuerzas será mayor si
- La magnitud de la fuerza es mayor, y
- El brazo del par de fuerzas es más largo, es decir, la distancia perpendicular entre las líneas de acción de las dos fuerzas es mayor.
- La unidad del SI del Momento de Acoplamiento es el Newton-Metro (N m). Y la fórmula dimensional del momento de acoplamiento es [ML2T-2].
Tipos de momentos
Existen dos tipos de momentos de pareja, que son
- Momento positivo: Cuando el cuerpo tiende a girar en sentido contrario a las agujas del reloj bajo la influencia de un Par, entonces su momento se llama momento positivo
- Momento negativo: Cuando el par de fuerzas tiende a girar en el sentido de las agujas del reloj, entonces su momento se llama momento negativo.
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