Question

Como resolver un problema de física con torsión

Answer 1

En base al problema veo que estás en un nivel muy básico o primer curso de física. Por ello la explicación la daré simplificada.

El momento o par de torsión (o torque) está dado por:

Mt = r F

donde:

r = radio o brazo de palanca
F = fuerza
Dicho en forma simple r y F deben estar a 90º uno de otro (si no lo está se multiplica por el seno del ángulo entre ellos, pero creo que en esta etapa esto te confundirá).

En el caso descripto se cumple eso => r = L/2, siendo L la longitud de la regla, y está perpendicular a F.

Como el momento es un vector tiene signo (que determina el sentido del vector):

Por CONVENCIÓN suele tomarse => anti-horario POSITIVO (+)
y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .=> horario NEGATIVO (-)

El sentido de rotación del momento lo determina la posición de F respecto del centro de giro. Para el caso pedido:

F respecto del punto superior tiende a girar contrario a las agujas del reloj => (+)

F respecto del punto inferior tiende a girar en sentido de las agujas del reloj => (-)


Resolviendo:

r = 1 m / 2 = 0,5 m (vertical)

F = 100 N (horizontal y hacia la derecha, o sea el este o +x)

Mt(S) = momento o par de torsión respecto del punto superior de la regla

Mt(S) = + 0,5 m . 100 N = 50 m N (ó N m)
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Mt(I) = momento o par de torsión respecto del punto inferior de la regla

Mt(I) = - 0,5 m . 100 N = - 50 m N (ó N m)
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Notas:
a) la convención puede ser al revés, hay que aclararlo antes, y tener los signos cambiados. Como la dí respeta muchos casos reales de aplicación en electricidad y magnetismo, por ejemplo, que es la llamada regla de la mano derecha.
b) m N . ó . N m es la unidad del S.I. de par torsión. NO se define como Joule (1 N m) porque eso es cierto en energía y trabajo, pero no en momentos o pares, que son magnitudes vectoriales.