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Física
LAS FUERZAS Y EL EQUILIBRIO
Momento de una fuerza y de un par - 2ª parte
Momento de un par
a determinación del momento de un par de fuerzas puede
efectuarse a partir de la definición del momento de una sola fuerza. Si se fija
el punto O en el punto intermedio del segmento definido por los puntos de
aplicación de las respectivas fuerzas, cada fuerza individualmente considerada
produciría una rotación.
M = d . F
(3.3)
Aplicación del concepto de momento
El concepto de momento engloba los factores de los que depende la capacidad de una fuerza para producir rotaciones.Una varilla de 1,0 m de longitud posee orificios situados a intervalos de 25 cm. Se atornilla fuertemente a la pared por uno de sus orificios extremos; se trata de averiguar en cuál de las siguientes condiciones, colgando de ella un cuerpo de 2,0 kg, es mayor la probabilidad de hacerla girar:
a) Situando la barra vertical y colgando el peso del tercer orificio.
b) Situando la barra horizontal y colgando el peso del segundo orificio.
c) Situando la barra inclinada 60 respecto de la horizontal y colgando el peso del quinto orificio.
d) Situando la barra horizontal y colgando el peso del quinto orificio.
Se trata de calcular en cada caso la magnitud momento de la fuerza y de compararlas. Aquellas disposiciones del peso y de la varilla que presenten un mayor momento serán las que con más probabilidad podrán vencer la resistencia que opone el tornillo a la rotación de la varilla en torno a él.El peso equivale a una fuerza igual a:
P = m · g = 2,0 · 9,8 = 19,6 N
Recordando la expresión del momento M = r · R · sen q se tiene:a) En este caso el ángulo q vale 180, por lo que su seno vale 0, de modo queb) El peso y la barra forman un ángulo de 90 cuyo seno vale 1; el valor de r es, en este caso, de 25 cm. Sustituyendo los valores correspondientes en la expresión de M resulta:Ma = 0 N · m
Mb = 0,25 · 19,6 · 1 = 4,9 N · m
c) El peso y la barra forman un ángulo de 30Mc = 1,0 · 19,0 · 0,5 = 9,5 N · m
d) El ángulo vale 90 y la situación es análoga a la del caso b), sólo que ahora la longitud r es mayor:Md = 1,0 · 19,0 · 1,0 = 19,0 N · m
Comparando los diferentes valores se concluye que es en esta última posición en la que la probabilidad de vencer la resistencia del tornillo extremo es mayor.