En física, la fuerza es una magnitud vectorial que mide la razón de cambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energía

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El momento de una fuerza M−→, también conocido como torque, momento dinámico o simplemente momento, es una magnitud vectorial que mide la capacidad que posee una fuerza para alterar la velocidad de giro de un cuerpo. Su módulo se obtiene por medio de la siguiente expresión:

 

M=F⋅r⋅sin α

donde:

• M es el módulo del momento de una fuerza F→ que se aplica sobre un cuerpo. Su unidad en el S.I. es el newton por metro (N · m).

• F es el módulo de dicha fuerza. Su unidad en el S.I. es el newton.

• r es el módulo del vector de posición que une el centro o eje de giro con el punto origen de la fuerza aplicada. Su unidad en el S.I. es el metro.

• α es el ángulo formado entre F→ y r→.

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Momento de una fuerza

En la figura se muestra la rueda delantera, vista desde dos perspectivas, de una bicicleta a la que le hemos dado la vuelta y la hemos apoyado sobre su manillar y sillín. Si le aplicamos una fuerza F→ hacia abajo a una distancia r→ del eje de giro se generará el momento de dicha fuerza, que como puedes comprobar, es perpendicular al plano que forman F→ y r→. Dicho momento provocará un cambio en la velocidad de rotación de la rueda. 

Si observas atentamente la figura anterior puedes deducir que:

 

r⋅sin α = r⋅cos β = d

Esto implica que el valor del momento M de una fuerza se puede igualmente calcular de otra forma.

El valor del momento M de una fuerza se puede obtener también como:

formula :

M=F⋅d

donde:

• M es el módulo del momento de una fuerza F→ que se aplica sobre un cuerpo. Su unidad en el S.I. es el newton por metro (N · m).

• F es el módulo de la fuerza que se aplica sobre el cuerpo. Su unidad en el S.I. es el newton.

• d es la distancia entre el eje de giro y la recta sobre la que descansa la fuerza F. Su unidad en el S.I. es el metro.

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ejemplo :

Determina el momento que produce una fuerza de 7 N tangente a una rueda de un metro de diámetro, sabiendo que el punto de aplicación es el mismo borde de dicha rueda provocando un impulso en el sentido de las agujas del reloj.

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Solución

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Datos :

F = 7 N
r = d = 1 m/ 2 = 0.5 m
α = β = 90º

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Resolución

Suponiendo que el centro de giro de la rueda está situado en el centro de la circunferencia, el esquema es el siguiente:

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Tal y como hemos estudiado en el apartado del momento de una fuerza, podemos obtener momento por medio de dos expresiones:

 

M = F⋅r⋅sin α  o M=F⋅d 

Aplicando esta definición obtenemos que:

 

M = F⋅r⋅sin α =F⋅d ⇒M = 7 N⋅0.5 m ⇒M = 3.5 N⋅m 

Sin embargo, dado que la fuerza provoca un impulso de giro en el sentido de las agujas del reloj, añadiremos un signo negativo al momento:

 

M = −3.5 N⋅m

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