Questão 10:
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 F é aplicada num ponto cuja posição relativa ao eixo passa pelo vetor r, o torque é
tau ;=;rtimesF
O módulo desse vetor é
tau = r,F,sintheta,
onde theta é o ângulo entre r e F. A unidade de torque no SI é o newton-metro, isto é, Ncdotm.

Passo 3

Quando um elemento estrutural prismático (como um eixo ou viga de seção constante) recebe um torque T aplicado ao seu extremo, desenvolvem-se tensões cisalhantes ao longo da seção transversal e ocorre um ângulo de torção phi ao longo do comprimento L. Num material elástico e isótropo, a relação entre T, o ângulo de torção e as propriedades geométricas é
phi = T,LG,J,
onde G é o módulo de cisalhamento do material e J 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
tau = rtimesF,
com unidade Ncdotm. 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.

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