El par es una fuerza ejercida sobre un objeto; Esta fuerza tiende a hacer que el objeto cambie su velocidad de rotación. Un automóvil depende del torque para detenerse. Las pastillas de freno ejercen una fuerza de fricción sobre las ruedas, lo que crea un par en el eje principal. Esta fuerza impide la dirección de rotación actual del eje, deteniendo así el movimiento hacia adelante del automóvil.
Pasos
Dibuje un diagrama de cuerpo libre. Un diagrama de cuerpo libre aísla un objeto y reemplaza todos los objetos externos con fuerzas vectoriales o torsionales. Esto le permite sumar fuerzas y determinar la fuerza neta y el par que actúan sobre un objeto.
Muestre todas las fuerzas que actúan sobre el vehículo cuando el conductor comienza a frenar. Existe la fuerza de gravedad hacia abajo, y también está la fuerza hacia arriba ejercida por el camino. Estas dos fuerzas son iguales y opuestas, por lo que se cancelan mutuamente. La fuerza restante es la fuerza de fricción ejercida por la carretera, que actúa horizontalmente en la dirección opuesta al movimiento del vehículo. Como ejemplo, suponga que está analizando un Jeep de 2,000 kilogramos que acaba de comenzar a frenar. Su diagrama mostraría dos fuerzas verticales iguales y opuestas de 19,620 Newtons, que suman cero, y una fuerza horizontal indeterminada.
Determine la fuerza horizontal de la carretera usando la segunda ley de Newton: la fuerza sobre un objeto es igual a su masa multiplicada por su aceleración. Presumiblemente, usted sabe o puede obtener el peso del vehículo a partir de las especificaciones del fabricante, pero deberá calcular la tasa de desaceleración. Una de las formas más simples de hacer esto es asumir una tasa promedio de desaceleración desde el momento en que se aplican los frenos por primera vez, hasta el punto de liberación. La desaceleración es entonces el cambio total en la velocidad dividido por el tiempo transcurrido durante el proceso de frenado. Si el Jeep pasó de una velocidad de 20 metros por segundo a 0 metros por segundo en 5 segundos, entonces su desaceleración promedio sería de 4 metros por segundo por segundo. La fuerza requerida para causar esta desaceleración es igual a 2,000 kg * 4 m /s /s, lo que equivale a 8,000 Newtons.
Calcule el torque que la fuerza de la carretera causa alrededor del eje. Como el par es igual a la fuerza multiplicada por su distancia desde el punto de rotación, el par es igual a la fuerza de la carretera multiplicada por el radio de la rueda. La fuerza de la carretera es la reacción de torsión igual y opuesta causada por los frenos, por lo que el par de frenado es igual en magnitud y opuesto en dirección al par ejercido por la carretera. Si la rueda del Jeep tiene un radio de 0.25 metros, el par de frenado es igual a 8,000 N * 0.25 m, o 2,000 Newton-metros.
Consejos
Usted puede confundirse con el hecho de que hay varias ruedas, y el vehículo distribuirá una cierta cantidad de peso sobre cada una. Sin embargo, el par total todavía depende solo de la cantidad de fuerza horizontal requerida para detener el vehículo. Si hay pastillas de freno delanteras y traseras y desea saber el par que ejerce cada conjunto, puede estimar que cada conjunto contribuye a la mitad del par total.
