O torque é uma grandeza vetorial que está relacionada com a rotação de um sistema, como é o caso da chave de roda.
Utilizar as duas mãos para a rotação da chave de roda facilita a troca de pneus
Cotidianamente estamos expostos a sistemas simples que devem ser rotacionados. Como exemplo, podemos citar o ato de abrir tampas de alimentos em conserva, portas, alicates, chaves de roda etc. O torque é a grandeza relacionada com a rotação de um sistema. Para que haja rotação, é necessária a aplicação de um torque.
Também chamado de momento de uma força, o torque é uma grandeza vetorial que resulta do produto entre uma força aplicada perpendicularmente em um ponto e a distância da região de aplicação da força e o eixo de rotação.
M = F . x
Os termos da equação e as respectivas unidades de medida são:
M = Torque ou momento da força (N.m);
F = Força aplicada (N);
x = Braço de alavanca (m): distância entre o ponto de aplicação da força e o eixo de rotação.
Quanto maior é o braço de alavanca, menor é a força necessária para que o sistema rotacione. Será necessário maior esforço para gerar rotação se a força for aplicada muito próximo do eixo de rotação. Se as maçanetas das portas fossem fixadas próximo das dobradiças, que são os eixos de rotação, a força feita para rotacionar uma porta para abri-la ou fechá-la seria muito grande. É por essa razão que as maçanetas são instaladas no ponto mais distante possível das dobradiças, demandando menor esforço para movimentar a porta.
O caso da chave de roda
Imagine que um motorista precise trocar o pneu furado de um carro. Geralmente, esse tipo de trabalho é executado com uma chave de roda semelhante a esta:
Para obter melhor eficiência, o motorista deve forçar as extremidades da ferramenta, girando-a com as duas mãos no mesmo sentido.
Situação idealizada
Imagine que o torque necessário para que o parafuso de uma roda rotacione seja de 100 N.m. Fazendo força com as duas mãos a 40 cm (0,4 m) do centro de rotação, um motorista tenta retirar os parafusos. Qual seria a força necessária a ser aplicada por cada uma das mãos a fim de rotacionar o sistema?
Adotando o sentido de giro anti-horário como positivo, o torque é determinado da seguinte maneira:
100 = F . 0,4
F = 100 ÷ 0,4
Podemos concluir que a força feita por cada uma das mãos na rotação é de 250 N, totalizando uma força de 500 N para que o sistema rotacione.
Utilizar as duas mãos para rotacionar o sistema será sempre mais efetivo que utilizar apenas uma das mãos, como exposto na imagem acima.
JúNIOR, Joab Silas da Silva. "Cálculo do torque de uma chave de roda"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calculando-torque-uma-chave-roda.htm. Acesso em 18 de maio de 2022.
(UCB) Suponha que determinada atleta segura uma massa de peso 400 N, de modo que braço e antebraço façam um ângulo reto conforme apresentado na figura.
Considerando que as velocidades relativas dos componentes desse sistema são nulas, as distâncias do ponto de aplicação das forças, a partir do cotovelo, são de 2,0 cm para o ligamento do músculo do bíceps, 30 cm para a massa e 10 cm para o centro de massa do antebraço, e que o peso do antebraço é de 20 N, o módulo da força exercida pelo ligamento do músculo do bíceps é igual a
a) 380 N.
b) 420 N.
c) 6.100 N.
d) 8.300 N.
e) 12.200 N.
(Unifor) Marcos Levi vai dirigindo seu veículo por uma estrada, quando de repente um dos pneus fura ao passar por um prego que se encontrava em seu caminho, obrigando-o a parar e trocar o pneu. Com a chave de rodas em formato de L, ele não conseguiu soltar os parafusos da roda do carro. Levi, lembrando-se das aulas de Física, consegue liberar os parafusos, aumentando o braço da chave com um cano de ferro que conduzia no porta-malas. Observe o esquema da chave L antes e depois da utilização do cano de ferro.