Momento de un par - Ejemplo 3

Determine el momento de par que actúa sobre el tubo de la figura 4-32a. El segmento AB está dirigido 30° por debajo del plano x-y.

Momento de un par - Ejemplo 2

Determine la magnitud y la dirección del momento de par que actúa sobre el engrane de la figura 4-31a.

SOLUCIÓN
La solución más fácil requiere descomponer cada fuerza en sus componentes como se muestra en la figura 4-31b. El momento de par puede determinarse al sumar los momentos de estas componentes de fuerza con respecto a cualquier punto, por ejemplo, el centro O del engrane o el punto A. Si consideramos que los momentos con sentido contrario al de las manecillas del reloj son positivos, tenemos

Momento de un par - Ejemplo 1

Determine el momento de par resultante de los tres pares que actúan sobre la placa de la figura 4-30.

Momento de un par - Puntos importantes

• Un momento de par lo producen dos fuerzas no colineales que son iguales en magnitud pero opuestas en dirección. Su efecto es producir una rotación pura, o una tendencia a girar en una dirección especificada.
• Un momento de par es un vector libre y, como resultado, causa el mismo efecto de rotación sobre un cuerpo independientemente de dónde se aplique al cuerpo.
• El momento de las dos fuerzas de par se puede determinar con respecto a cualquier punto. Por conveniencia, a menudo ese punto se selecciona sobre la línea de acción de una de las fuerzas para eliminar el momento de esta fuerza con respecto al punto.

Momento de un par - Momento de par resultante.

Como los momentos de par son vectores libres, sus resultantes pueden determinarse mediante la suma

Estos conceptos se ilustran numéricamente en los ejemplos que siguen. En general, los problemas proyectados en dos dimensiones deben resolverse con un análisis escalar puesto que los brazos de momento y las componentes son fáciles de determinar.

Momento de un par - Pares equivalentes

Se dice que dos pares son equivalentes si producen un momento con la misma magnitud y dirección. Por ejemplo, los dos pares mostrados en la figura 4-28 son equivalentes porque cada momento de par tiene una magnitud de M = 30 N(0.4 m) = 40 N(0.3 m) = 12 N # m, y cada uno de ellos está dirigido hacia el plano de la página. Observe que en el segundo caso se requieren fuerzas más grandes para crear el mismo efecto de giro, debido a que las manos están colocadas más cerca una de la otra. Además, si la rueda estuviera conectada al eje en un punto distinto de su centro, ésta giraría de igual forma al aplicar cada uno de los pares porque el par de 12 N # m es un vector libre.

Momento de un par - Formulación vectorial.

El momento de un par puede expresarse también por el vector producto cruz con la ecuación 4-13, es decir,

La aplicación de esta ecuación se recuerda fácilmente si se piensa en tomar los momentos de ambas fuerzas con respecto a un punto que se encuentre sobre la línea de acción de una de las fuerzas. Por ejemplo, si los momentos se toman con respecto al punto A en la figura 4-26, el momento de F es cero con respecto a este punto, y el momento de F se define a partir de la ecuación 4-15. Por lo tanto, en la formulación, r se multiplica vectorialmente por la fuerza F a la cual está dirigida.