Questão 10:
Defina torque. Dê exemplos práticos de estruturas submetidas a torção.
Defina torque. Dê exemplos práticos de estruturas submetidas a torção.
Passo 1
O enunciado pede que a gente defina o que é torque e apresente exemplos práticos de estruturas que trabalham submetidas à torção. O conteúdo envolve o conceito de momento de força (torque) em Mecânica dos Materiais e a aplicação desse momento em eixos e vigas sujeitos a torção.
Passo 2
Torque, também chamado momento de força de torção, é o vetor que quantifica a tendência de uma força em fazer um corpo girar em torno de um eixo. Em termos vetoriais, se uma força
é aplicada num ponto cuja posição relativa ao eixo passa pelo vetor
, o torque é
O módulo desse vetor é
onde
é o ângulo entre
e
. A unidade de torque no SI é o newton-metro, isto é,
.
Passo 3
Quando um elemento estrutural prismático (como um eixo ou viga de seção constante) recebe um torque
aplicado ao seu extremo, desenvolvem-se tensões cisalhantes ao longo da seção transversal e ocorre um ângulo de torção
ao longo do comprimento
. Num material elástico e isótropo, a relação entre
, o ângulo de torção e as propriedades geométricas é
onde
é o módulo de cisalhamento do material e
é o momento de inércia polar da seção.
Passo 4
Alguns exemplos práticos de estruturas submetidas ao carregamento por torção são:
- eixos de transmissão de automóveis, que transmitem torque do motor às rodas;
- barras de torção em sistemas de suspensão de veículos, usadas como molas que armazenam energia por torção;
- chaves inglesas e chaves de fenda, que aplicam torque para aparafusar ou desapertar elementos roscados;
- eixos de hélices de embarcações e rotores de helicópteros, que giram sob ação de torque para gerar empuxo;
- a fuselagem de aviões vista como “caixa de torção”, suportando momentos de torção causados pela sustentação aerodinâmica.
Resposta
Torque é o momento de força que tende a fazer um corpo girar em torno de um eixo, definido por
com unidade
. Exemplos de estruturas submetidas à torção incluem eixos de transmissão de automóveis, barras de torção em suspensão, chaves de fenda (e chaves inglesas), eixos de hélices de embarcações e rotores de helicópteros, e a fuselagem de aeronaves analisada como caixa de torção.