Momento torcente

Momento torcente di una forza

Momento torcente di una coppia di forze

Il momento torcente è un caso particolare di momento di una forza. In particolare, il momento di una forza è definito torcente quando la forza stessa è applicata perpendicolarmente all'asse di rotazione e però non lo interseca, come per esempio nel caso dell'azione esercitata da un autista sul volante dell'automobile quando sterza.

È anche detto coppia di forze o semplicemente coppia, in quanto può essere rappresentato in modo equivalente come la conseguenza dell'applicazione di due forze distinte uguali e contrarie, ciascuna con modulo pari alla metà di quello del momento torcente e agenti su due punti della leva esattamente opposti rispetto al fulcro P.

Data una leva, si definisce il momento di una forza in termini rigorosi come il prodotto vettoriale tra la forza applicata in un punto e la distanza tra quel punto e il fulcro della leva. L'effetto prodotto è di fare ruotare la leva intorno al fulcro e il vettore "momento torcente" è disposto lungo la direzione dell'asse di rotazione.

Matematicamente si ha

$\vec{T} = \vec{r} \times \vec{F}$

dove:

T è il momento.
F è la forza applicata.
r è il vettore distanza tra il fulcro ed il punto di applicazione della forza

L'unità di misura del momento torcente nel Sistema internazionale di unità di misura è il newton per metro (Nm), detto anche newton-metro.

Si può esemplificare il concetto di momento torcente considerando il caso di una chiave inglese che agisce stringendo un bullone. Se la chiave è lunga 1 metro e si applica una forza di 1 newton, il momento torcente risultante sul bullone sarà di 1 Nm (1 m × 1 N = 1 Nm). Lo stesso risultato può però essere ottenuto anche con una chiave lunga mezzo metro, purché si applichi una forza di 2 newton (0,5 m × 2 N = 1 Nm), oppure con una chiave lunga 2 metri ed una forza di mezzo newton (2 m × 0,5 N = 1 Nm). Si capisce così come, per il nostro ipotetico meccanico, converrebbe utilizzare una chiave inglese molto lunga, così da dover applicare una forza minore per ottenere lo stesso risultato.

Il momento torcente (coppia) è spesso usato nell'industria meccanica per quantificare la potenza generata da un motore secondo la formula:

$P = M \cdot \omega \$

dove:

P è la potenza del motore espressa in W (watt) al numero di giri desiderato
M è la coppia generata espressa in Nm (newton × metri)
ω è la velocità angolare espressa in radianti al secondo a cui si riferisce la potenza P

Per misurare la coppia viene utilizzato un'estensimetro a ponte intero.