Torque es una fuerza ejercida sobre un objeto; esta fuerza tiende a causar 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 por vectores o fuerzas de torsión. Esto le permite sumar fuerzas y determinar la fuerza neta y el par que actúa sobre un objeto.

Muestra todas las fuerzas que actúan en el vehículo cuando el conductor comienza a frenar. Existe la fuerza descendente de la gravedad, y también existe la fuerza hacia arriba ejercida por el camino. Estas dos fuerzas son iguales y opuestas, por lo que se anulan 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, supongamos 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 utilizando 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 según las especificaciones del fabricante, pero deberá calcular la tasa de desaceleración. Una de las formas más sencillas de hacerlo es suponer una tasa de desaceleración promedio desde el momento en que se aplican por primera vez los frenos hasta el momento de la liberación. La desaceleración es entonces el cambio total de velocidad dividido por el tiempo que transcurrió 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, 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 sobre el eje. Dado que el par es igual a la fuerza 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 la dirección al torque 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.

TL; DR (Demasiado Largo; No Leído)

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 únicamente de la cantidad de fuerza horizontal requerida para detener el vehículo. Si hay pastillas de freno delanteras y traseras y desea conocer el par de torsión ejercido por cada juego, puede estimar que cada juego contribuye con la mitad del par total.