1.3. Momento de una fuerza
Los cuerpos que has considerado hasta ahora podías suponerlos como puntuales. Es decir, las fuerzas que actuaban sobre ellos tenían un punto de aplicación común. Sin embargo, los cuerpos son extensos y, en algunos casos, deberás tener en cuenta el punto de aplicación de cada fuerza que actúe sobre el cuerpo.
Como sabes, cuando un cuerpo se mueve lo hace de dos formas posibles: se traslada o gira. En la mayoría de los casos, se traslada y gira a la vez.
En la imagen, el ciclista realiza una fuerza sobre el pedal que hace girar el plato, de forma que el giro se transmite mediante la cadena a las ruedas, que al girar permiten que la bicicleta se desplace hacia adelante.
Si aplicas una fuerza sobre un cuerpo y lo haces girar, para describir este efecto se utiliza una magnitud llamada momento de la fuerza.
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Imagen 17 de Nicolas Ridoin bajo licencia
Creative Commons
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Imagen 18 de elaboración propia |
El momento de una fuerza respecto de un punto O es un vector de módulo , siendo el ángulo que forman los vectores y .
La dirección del vector es perpendicular al plano que forman los vectores y y su sentido es positivo si el giro que produce es contrario al de las agujas del reloj y negativo si el giro se produce en el mismo sentido de las agujas del reloj.
La unidad del momento de una fuerza en el S.I. es N.m (newton por metro).
Imagen 19 de elaboración propia |
Si utilizas una llave inglesa puedes obtener el mismo efecto (hacer girar una tuerca) con una fuerza menor aplicándola a una distancia mayor.
En la figura el momento de la fuerza depende de la distancia al punto de aplicación y es mayor cuanto mayor es ésta.
Por esta razón, para hacer girar una tuerca interesa utilizar una llave inglesa cuyo mango sea lo más largo posible, porque el efecto de giro será mayor al aumentar el momento de la fuerza. En la imagen, FB será la mitad que FA, ya que la distancia a O es el doble.
Seguro que ahora ya sabes por qué las manivelas de las puertas se colocan en el lado opuesto a las bisagras. ¡Intenta abrir una puerta empujando cerca de las bisagras y verás que te resulta casi imposible!
Un volante de 30 cm de radio puede girar alrededor de su eje. Si aplicas una fuerza tangencial de 15 N en la periferia, ¿cuál es el momento de dicha fuerza respecto del centro del volante?
Si sobre un cuerpo actúan simultáneamente varias fuerzas, el momento resultante del sistema es igual a la suma de los momentos de cada una de las fuerzas respecto del mismo punto.
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Imagen 20 de elaboración propia |
El tirador de una puerta se coloca en el centro de la puerta en vez de en un lado, ¿qué sucede con el valor de la fuerza necesaria para abrir la puerta?
No varía.
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Se
duplica.
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Se reduce
a la mitad.
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Se
cuadruplica.
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