Calculadora de torque — força de giro (τ = rF sen θ)

Como funciona

O torque é o equivalente rotacional da força: mede com que eficácia uma força faz um objeto girar em torno de um eixo. A OpenStax University Physics o expressa como a força vezes o braço de alavanca:

τ = r × F × sen θ

em que r é a distância do pivô até o ponto onde a força é aplicada, F é a força e θ é o ângulo entre o braço de alavanca e a força. A distância vai em metros e a força em newtons, então o torque resulta em newton-metros (N·m).

Dois fatores determinam o torque. Primeiro, o braço de alavanca: quanto mais longe do pivô você aplica a força, mais torque obtém, e é por isso que uma chave mais comprida afrouxa mais facilmente um parafuso emperrado. Segundo, a direção: apenas a componente da força perpendicular ao braço o faz girar. Empurrar em ângulo reto (θ = 90°, sen θ = 1) dá o r × F completo; empurrar bem ao longo do braço (θ = 0°) dá torque zero por mais que você empurre.

Exemplo resolvido

Uma força de 50 N na ponta de uma chave de 0,3 m, aplicada a 90° do cabo:

τ = 0,3 × 50 × sen 90° = 0,3 × 50 × 1 = 15 N·m

Aplique essa mesma força a 30° e apenas metade dela faz o parafuso girar: 0,3 × 50 × sen 30° = 7,5 N·m.

Perguntas frequentes

O que é torque?

O torque (momento de uma força) é a medida do efeito de giro ou de torção de uma força em torno de um pivô ou eixo. Uma força maior, um braço de alavanca mais comprido ou um empurrão mais perpendicular aumentam o torque.

Qual é a fórmula do torque?

τ = r × F × sen θ, em que r é o braço de alavanca (distância do pivô), F é a força aplicada e θ é o ângulo entre eles. Com metros e newtons, o torque vai em newton-metros (N·m).

Por que uma chave mais comprida facilita afrouxar um parafuso?

Porque o torque cresce com o braço de alavanca. Dobrar a distância do pivô dobra o torque para a mesma força, então uma chave mais comprida entrega mais giro com o mesmo esforço.

Por que o ângulo está na fórmula?

Apenas a parte da força perpendicular ao braço de alavanca cria torque. O seno do ângulo capta isso: sen 90° = 1 dá o torque máximo, enquanto uma força que aponta ao longo do braço (sen 0° = 0) não produz nenhum.

Newton-metros são o mesmo que joules?

Eles têm as mesmas unidades de base, mas descrevem coisas diferentes. Um joule é um newton-metro de energia (força ao longo de uma distância); o torque é um newton-metro de efeito de giro (força através de um braço de alavanca). Por convenção, o torque é expresso em N·m e a energia em joules para mantê-los distintos.

Como posso aumentar o torque?

De três maneiras: aplicar uma força maior, usar um braço de alavanca mais comprido (empurrar mais longe do pivô) ou tornar a força mais perpendicular ao braço. Uma barra de força afrouxa um parafuso que uma chave curta não consegue, porque o seu comprimento extra multiplica a mesma força em mais torque.