Momento de una Fuerza

Por simplicidad y hasta el momento, hemos considerado que los cuerpos con los que trabajamos son puntos materiales y no nos ha importado en absoluto en qué parte del cuerpo se aplicaban las fuerzas. Esto es una abstracción más que perfecta para introducirnos en el mundo de la dinámica, sin embargo los cuerpos reales son cuerpos extensos y el efecto que producen las fuerzas sobre ellos dependen del punto en el que se les aplique, dando lugar no solo a movimientos de traslación si no también de rotación (giros).

El ejemplo más claro es el de una puerta. ¿Te la puedes imaginar?. ¿A que si la empujas hacia delante desde el punto más cercano a las bisagras tendrás que aplicarle más fuerza y se moverá más lenta que si los haces desde el pomo?. Como puedes comprobar, el sitio donde se aplica la fuerza importa... y mucho!.

Momento en una puerta

Si das un empujón a una puerta desde un punto cercano a las bisagras (o lo que es lo mismo a su eje de rotación) verás que la puerta se mueve más lenta y necesitarás aplicar más fuerza para moverla (puerta izda.) que si lo haces desde el pomo (puerta dcha.)

Con el fin de evaluar el efecto que producen las fuerzas en las variaciones de la velocidad de giro se utiliza una magnitud denominada momento de una fuerza.

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 $\overrightarrow{F}$ hacia abajo a una distancia $\overrightarrow{r}$ del eje de giro se generará el momento de dicha fuerza, que como puedes comprobar, es perpendicular al plano que forman $\overrightarrow{F}$ y $\overrightarrow{r}$. Dicho momento provocará un cambio en la velocidad de rotación de la rueda. 

Si observas atentamente la figura anterior puedes deducir que:

$$r·\sin \alpha = r·\cos \beta = d$$

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

Convenio de signos en el momento de una fuerza

Como ya hemos comentado, el momento de una fuerza impulsa a los cuerpos a cambiar su velocidad de giro. Por esta razón, junto al módulo suele incluirse un signo que nos permite determinar si el impulso es para girar hacia un lado o hacia el otro. En concreto:

• Cuando el impulso para girar tiene el sentido de las agujas del reloj, el módulo del momento se acompaña de un signo negativo.
• Cuando el impulso para girar tiene el sentido contrario a las agujas del reloj, el módulo del momento se considera positivo.