Torque

Uma força quando atua sobre um corpo pode acelerá-lo em determinada direção, fazendo-o passar a ter translação (movimento em linha reta), e/ou produzir rotação em torno de certo eixo em relação a determinado ponto desse corpo. 

Para um corpo livre no espaço, quando uma força atua sobre ele numa direção que não passa por seu centro de massa (CM), produzirá aceleração angular em torno de certo eixo que passa por seu CM, ou seja, uma velocidade angular (rotação) cada vez maior. 



Caso a força aplicada tenha uma direção que passe pelo CM, o corpo simplesmente acelera nesta direção.



Na Dinâmica das rotações podemos fazer analogias à grandezas que já conhecemos:



O torque é uma grandeza associada a uma força e a correspondente variação da velocidade angular produzido por ela, ou seja, o torque é uma grandeza ligada à produção de rotação devido a ação de uma força.

Podemos calcular a intensidade do torque em relação a qualquer ponto P de um corpo da seguinte forma.

Veja a figura:

O torque devido a força F, tem intensidade:



Onde chamaremos de "braço", e corresponde a distância entre o ponto de aplicação da força (Q), e o ponto por onde passa o eixo de rotação (P) em que o corpo pode girar.

θ é o ângulo entre as direções da força F e do braço b

Por exemplo, imagine um bloco sobre uma superfície horizontal, impedido de seguir para direita devido a cabeça de um parafuso.


Podemos calcular o torque em relação ao ponto P na figura acima.


Resolução
Usando o teorema de Pitágoras concluímos que o braço tem 0,5m.



Então o torque tem intensidade:



Mas qual o senθ?



Assim,



Esse torque tende a produzir rotação em torno do eixo que passa por P no sentido horário.



Para que o corpo fique em repouso (equilíbrio estático), deve ter um torque oposto de mesmo módulo mas que produza rotação no sentido anti-horário, de forma a cancelar o primeiro (torque resultante nulo).

O torque é um vetor simultaneamente ortogonal à força e ao braço. Ele tem a direção do eixo de rotação.

Quando a esfera faz uma força F sobre a prancha a uma distância b do apoio (que caracteriza o eixo de rotação), o torque sobre a prancha terá os seguintes sentidos:

Uma dica para saber o sentido do torque no eixo de rotação, é a chamada "regra do parafuso".

Percebam que se a força atua no próprio ponto de rotação (P) ela não gera torque,  já que o braço b é zero.

O torque também será nulo se a força e o braço estiverem na mesma direção, já que:



Se um corpo gira no sentido anti-horário, ao pensarmos num parafuso girando nesse sentido ele estaria "saindo" do seu encaixe, assim o torque tem sentido para frente do eixo de rotação (A).

Se o corpo gira no sentido horário, um parafuso girando nesse mesmo sentido estaria "entrando" em seu encaixe, assim o torque teria sentido para trás do eixo de rotação (B).

Vamos ver algumas aplicações?!