Nos movimentos lineares, para que um corpo seja colocado em movimento é necessária uma influência externa (empurrão, puxão), que comumente chamamos de força. Seu módulo é definido pelo produto da massa pela aceleração, e sua direção é dada pela direção da aceleração, isso significa que se puxarmos um bloco para a direita, sua aceleração será também para a direita. A massa por sua vez, representa a resistência de alterar seu estado inicial (inércia), por exemplo, é necessária mais força para empurrar um caminhão, do que um carro popular.
F=ma
Não queremos falar aqui sobre a segunda lei de Newton para movimentos retilíneos, no entanto é necessário ter claro o conceito de Força, para que não seja confundido futuramente com o conceito de Torque. O módulo do Torque é dado pelo produto da força pelo braço da alavanca (distância medida na direção perpendicular em relação a força, a partir do eixo de rotação).
T = F x d
A animação 1, ilustra o conceito de Torque.
Animação 1: Representa-se o boneco levantando, com o auxilio de uma alavanca, um objeto de uma tonelada. Quanto maior a distância de aplicação da força do boneco, em relação ao apoio, maior será o Torque produzido, para uma mesma força.
O conceito de Torque é importante para os movimentos rotacionais, pois é ele o responsável por colocar um determinado objeto em rotação, ou seja, ele varia a Velocidade Angular do sistema. A animação 2 representa esta situação
Animação 2: Para a roda ser colocada em movimento, a corda deve estar posicionada a uma certa distancia do eixo de rotação. Após a corda soltar-se, a roda continua girando por inércia.
É preciso considerar a posição que a força é aplicada, se ela for aplicada no eixo, o corpo se deslocará linearmente. As animações 3 e 4 diferenciam as duas situações.
Animação 3: Se a força for aplicada no eixo (no centro da roda), ela tenderá a movimentar-se linearmente, sem rotação, pois o Torque será nulo. Poderíamos então representa-la pela seguinte equação: F = ma . Nesta situação ocorre a variação da velocidade Linear.
Animação 4: Se a força for aplicada a uma certa distância do eixo de rotação, O Torque não será nulo. Nesta situação ocorrerá a variação da Velocidade Angular.
Por se tratar de um produto vetorial (Multiplicação do vetor Força (F) pelo Vetor Posição (r)), o Torque é perpendicular aos dois vetores, sobrepondo-se ao Eixo de rotação.
Animação 5: O vetor força (seta vermelha) e vetor posição (seta azul) estão contidos no plano da folha. O resultado do produto vetorial deles, é o torque (seta verde), que atravessa a folha perpendicularmente.
Por convenção, considera-se o Torque positivo (com sinal positivo) se a Força aplicada no sistema provocar movimento de rotação no sentido Anti-Horário, E Torque Negativo (com sinal negativo) se a Força aplicada no sistema provocar movimento de rotação no sentido Horário. Na animação 1, o Torque produzido pelo boneco é negativo. Na animação 2, 4 e 5 o Torque produzido é positivo.
Imagem 1: O polegar indica o sentido do torque, os demais dedo, o sentido da Força. Torque sentido Anti-horário positivo.
Imagem 2: O polegar indica o sentido do torque, os demais dedo, o sentido da Força. Torque sentido horário negativo.
Para finalizar a discussão a tabela a baixo faz uma comparação entre Força e Torque.
Na Segunda lei dos movimentos retilíneos temos a Força (F) como resultado do produto da massa(m) pela aceleração linear(a).
Na Segunda Lei de Newton para movimentos rotacionais temos o Torque (T) como resultado do produto do momento de inércia (I) pela aceleração angular (α). Está é uma outra maneira se se expressar matematicamente o conceito de torque.
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