Explique o significado físico de:
d) Torque
d) Torque
Passo 1
O enunciado pede para explicar o significado físico de torque. O conteúdo envolve mecânica de rotações, em particular o conceito de momento de força (ou torque), e precisaremos usar produto vetorial e a segunda lei de Newton para movimentos de rotação.
Passo 2
Definimos o torque como um vetor dado pelo produto vetorial entre o vetor posição e a força aplicada. Se uma força
age num ponto cuja posição, em relação a um ponto de referência (origem ou eixo de rotação), é
, então
A magnitude desse vetor é
onde
é o ângulo entre
e
. A unidade de torque no SI é o newton-metro
.
Passo 3
Fisicamente, o torque mede a tendência que a força tem de causar rotação em torno do ponto de referência. Quanto maior o braço de alavanca
(a distância perpendicular até a linha de ação da força) ou maior a intensidade da força
, maior será o torque e mais fácil será girar o objeto. A direção de
segue a regra da mão direita: se os dedos apontam de
para
, o polegar indica
.
Passo 4
Na dinâmica de rotação, o torque resultante é análogo à força resultante na translação. A segunda lei de Newton para rotação afirma que o torque líquido gera aceleração angular:
onde
é o momento de inércia do corpo e
a aceleração angular. Logo, o torque não só indica a tendência de girar, mas também quantifica a capacidade de produzir mudança no estado de rotação.
Resposta
O torque é o momento de força, dado por
, que mede a tendência de uma força provocar rotação em torno de um ponto ou eixo. Ele depende da magnitude da força, da distância ao eixo (braço de alavanca) e do ângulo entre força e posição, e seu efeito dinâmico é descrito por
.