Física Rotacional: Torque y Movimiento Rotatorio

Torque and Rotational Motion

Definition of Torque

• Torque (τ) is a measure of the rotational force that causes an object to rotate or twist
• It is a vector quantity, measured in units of newton-meters (N·m)

Relationship to Rotational Motion

• Torque is responsible for causing rotational motion, just as force is responsible for causing linear motion
• The direction of the torque vector determines the direction of rotation

Rotational Kinematics

• Rotational kinematics describes the motion of an object in terms of its angular displacement, angular velocity, and angular acceleration
• Angular displacement (θ) is the angle through which an object rotates
• Angular velocity (ω) is the rate of change of angular displacement
• Angular acceleration (α) is the rate of change of angular velocity

Torque and Rotational Kinematics

• Torque is related to angular acceleration by the equation: τ = Iα
• Where I is the moment of inertia, which depends on the object's mass distribution and shape

Rotational Equilibrium

• An object is in rotational equilibrium when the net torque acting on it is zero
• This occurs when the clockwise and counterclockwise torques are balanced

Types of Torque

• Static torque: a torque that does not cause rotation, but instead maintains a static position
• Dynamic torque: a torque that causes rotation or changes the angular velocity of an object

Torque y Movimiento Rotacional

Definición de Torque

• La fuerza torsor (τ) es una medida de la fuerza rotacional que hace que un objeto gire o.twista
• Es una cantidad vectorial, medida en unidades de newton-metros (N·m)

Relación con el Movimiento Rotacional

• La fuerza torsor es responsable de causar el movimiento rotacional, al igual que la fuerza es responsable del movimiento lineal
• La dirección del vector de torque determina la dirección de rotación

Cinemática Rotacional

• La cinemática rotacional describe el movimiento de un objeto en términos de su desplazamiento angular, velocidad angular y aceleración angular
• El desplazamiento angular (θ) es el ángulo a través del cual un objeto gira
• La velocidad angular (ω) es la tasa de cambio del desplazamiento angular
• La aceleración angular (α) es la tasa de cambio de la velocidad angular

Torque y Cinemática Rotacional

• La fuerza torsor está relacionada con la aceleración angular por la ecuación: τ = Iα
• Donde I es el momento de inercia, que depende de la distribución de masa y forma del objeto

Equilibrio Rotacional

• Un objeto está en equilibrio rotacional cuando la suma de los torques que actúan sobre él es cero
• Esto ocurre cuando los torques horario y antihorario están equilibrados

Tipos de Torque

• Torque estático: un torque que no causa rotación, sino que mantiene una posición estática
• Torque dinámico: un torque que causa rotación o cambia la velocidad angular de un objeto

Principios de Operación

Transformadores de Elevación y Reducción de Tensión

• Un transformador de elevación aumenta la tensión de una corriente alterna (CA) mientras disminuye la corriente.
• Un transformador de reducción disminuye la tensión de una CA mientras aumenta la corriente.

Inducción Electromagnética

• El principio de operación de un transformador se basa en la inducción electromagnética.
• Cuando una corriente alterna fluye a través de la bobina primaria, genera un campo magnético.
• El campo magnético induce una fuerza electromotriz (FEM) en la bobina secundaria.

Inducción Mutua

• Las bobinas primaria y secundaria están envueltas alrededor de un núcleo magnético común.
• El campo magnético cambiante induce una tensión en la bobina secundaria.
• La dirección de la tensión inducida es tal que se opone al cambio en el campo magnético.

Relación de Vueltas

• La relación de vueltas de un transformador es la relación entre el número de vueltas en la bobina primaria y el número de vueltas en la bobina secundaria.
• La relación de vueltas determina la relación de transformación de tensión.
• Una relación de vueltas mayor que 1 indica un transformador de elevación, mientras que una relación de vueltas menor que 1 indica un transformador de reducción.

Transformador Ideal

• Un transformador ideal no tiene pérdidas de energía y es 100% eficiente.
• En un transformador ideal, las relaciones de tensión y corriente son iguales a la relación de vueltas.
• Los transformadores ideales se utilizan para simplificar cálculos y entender los principios básicos de operación.