O torque é uma força exercida sobre um objeto; essa força tende a fazer com que o objeto mude sua velocidade de rotação. Um carro confia no torque para parar. As pastilhas de freio exercem uma força de atrito nas rodas, o que cria um torque no eixo principal. Essa força impede a direção atual de rotação do eixo, interrompendo o movimento para frente do carro.
Passos
Desenhe um diagrama de corpo livre. Um diagrama de corpo livre isola um objeto e substitui todos os objetos externos por forças de vetor ou de torção. Isso permite somar forças e determinar a força líquida e o torque que atuam em um objeto.
Mostre todas as forças que atuam no veículo quando o motorista começa a frear. Existe a força descendente da gravidade e também a força ascendente exercida pela estrada. Essas duas forças são iguais e opostas, então elas se cancelam. A força restante é a força de atrito exercida pela estrada, que atua horizontalmente na direção oposta ao movimento do veículo. Como exemplo, suponha que você esteja analisando um jipe de 2.000 kg que acabou de começar a frear. Seu diagrama mostraria duas forças verticais iguais e opostas de 19.620 Newtons, que somam zero e alguma força horizontal indeterminada.
Determine a força horizontal da estrada usando a segunda lei de Newton - a força em um objeto é igual a sua massa vezes sua aceleração. Você provavelmente conhece ou pode obter o peso do veículo nas especificações do fabricante, mas precisará calcular a taxa de desaceleração. Uma das maneiras mais simples de fazer isso é assumir uma taxa média de desaceleração desde o momento em que os freios são aplicados pela primeira vez até o ponto de liberação. A desaceleração é então a mudança total na velocidade dividida pelo tempo decorrido durante o processo de frenagem. Se o jipe passasse de uma velocidade de 20 metros por segundo para 0 metros por segundo em 5 segundos, sua desaceleração média seria de 4 metros por segundo por segundo. A força necessária para causar essa desaceleração é igual a 2.000 kg * 4 m /s /s, que é igual a 8.000 Newtons.
Calcule o torque que a força da estrada causa sobre o eixo. Como o torque é igual à força vezes a sua distância do ponto de rotação, o torque é igual à força da estrada vezes o raio da roda. A força da estrada é a reação de torção igual e oposta causada pelos freios; portanto, o torque de frenagem é igual em magnitude e oposto à direção do torque exercido pela estrada. Se a roda do jipe tiver um raio de 0,25 metros, o torque de frenagem será igual a 8.000 N * 0,25 m ou 2.000 Newton-metros.
Dicas
Você pode ficar confuso com o fato de haver várias rodas e o veículo distribuir uma certa quantidade de peso sobre cada uma. No entanto, o torque total ainda depende apenas da quantidade de força horizontal necessária para parar o veículo. Se houver pastilhas de freio dianteiras e traseiras e você quiser saber o torque exercido por cada conjunto, é possível estimar que cada conjunto contribua com metade do torque total.
