Cómo el par causa la aceleración angular

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Por Steven Holzner

En física, cuando se gira un objeto extendido, como una varilla, un disco o un cubo, que tiene su masa distribuida a través del espacio, hay que tener en cuenta dónde se aplica la fuerza. Introduzca el par de torsión. El par es una medida de la capacidad de una fuerza para causar rotación. En términos físicos, el par ejercido sobre un objeto depende de la fuerza misma (su magnitud y dirección) y del lugar donde se ejerce la fuerza. Se pasa de la idea estrictamente lineal de la fuerza como algo que actúa en línea recta (como cuando se empuja un frigorífico por una rampa) a su contraparte angular, el par.

Así como una fuerza neta causa aceleración, un par neto causa aceleración angular, por lo que se puede pensar en el par como el equivalente angular de la fuerza.

El par de torsión aporta fuerzas al mundo de la rotación. La mayoría de los objetos no son sólo puntos o masas rígidas, así que si los empujas, no sólo se mueven sino que también giran. Por ejemplo, si aplica una fuerza tangencial a un tiovivo, no lo aleja de su posición actual, sino que hace que comience a girar.

Un balancín demuestra el par en acción.

La figura muestra un balancín con una masa m sobre él. Si quieres equilibrar el balancín, no puedes tener una masa mayor, M, colocada en un punto similar al otro lado del balancín. El lugar donde se coloca la mayor masa M determina si el balancín se equilibra. Como puedes ver en el diagrama A, si pones la masa M en el punto de pivote -también llamado el fulcro- del balancín, no tienes equilibrio. La masa más grande ejerce una fuerza sobre el balancín, pero la fuerza no la equilibra.

Como se puede ver en el diagrama B, a medida que se aumenta la distancia entre la masa M y el punto de apoyo, el equilibrio mejora. De hecho, si M = 2m, es necesario poner la masa M exactamente a la mitad de la distancia del punto de apoyo como lo es la masa m.

El par es un vector. La magnitud del par le indica la capacidad del par para generar rotación; más específicamente, la magnitud del par es proporcional a la aceleración angular que genera. La dirección del par se encuentra en el eje de esta aceleración angular.

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