Contextualización

El torque, también conocido como momento de fuerza, es un concepto fundamental en física que describe la cantidad de fuerza que puede causar la rotación de un objeto alrededor de un eje. Entender este concepto es crucial para muchas aplicaciones prácticas, desde tareas simples como abrir una puerta hasta la comprensión de cómo operan las máquinas.

El torque se da por la fórmula:

T = F.r.sen(θ),

donde T es el torque, F es la fuerza aplicada, r es la distancia desde el punto de aplicación de la fuerza al eje de rotación, y θ es el ángulo entre la dirección de la fuerza y la línea que une el punto de aplicación de la fuerza al eje de rotación.

El torque es una magnitud vectorial, con dirección perpendicular al plano formado por los vectores fuerza y radio. Ahora, vamos a entender el torque en el contexto cotidiano.

Imagina que estás intentando abrir una puerta tirando de la manija. La fuerza que aplicas en la manija produce un torque que gira la puerta alrededor de sus bisagras. El ángulo entre la dirección de la fuerza que aplicas y la línea que une la manija con la bisagra de la puerta es típicamente de 90 grados. La distancia entre la manija y la bisagra de la puerta determina la r en la fórmula del torque. Cuanto más lejos esté la manija de las bisagras, menos fuerza necesitas aplicar para abrir la puerta.

El torque juega un papel crucial en muchos aspectos de nuestra vida cotidiana y de la tecnología. Es el principio detrás de las llaves de rueda usadas para quitar tuercas y tornillos, de las manivelas usadas para girar las ruedas y de muchas otras herramientas y máquinas.

Aunque es un concepto abstracto, el torque es muy práctico y tiene una amplia gama de aplicaciones en la ingeniería y la física. Es vital para el diseño de autos, aviones, robots, y también para el análisis y el rendimiento de deportes como el béisbol, el golf y la natación.

Los siguientes recursos pueden ser útiles para que explores más sobre el torque:

1. Artículo de Khan Academy - Torque
2. Vídeo del Profesor Nicolau Gilberto Ferraro sobre Torque

Actividad Práctica

Título de la Actividad: Torque - Girando el Mundo

Objetivo del Proyecto

Este proyecto tiene como objetivo demostrar el principio del torque a través de una actividad lúdica - construcción y carrera de carros de carril - mientras se desarrollan habilidades técnicas y socioemocionales, como la gestión del tiempo, la comunicación, la resolución de problemas y el pensamiento creativo.

Descripción Detallada del Proyecto

Los alumnos serán divididos en grupos de 3 a 5 personas. Cada grupo será responsable de construir un carro de carril, calculando el torque necesario para que se mueva. Posteriormente, los grupos competirán en una carrera de carros de carril.

Este proyecto debe llevarse a cabo en una semana. Sugerimos que los alumnos destinen entre dos y cuatro horas para la ejecución de este trabajo.

CUIDADO: Recuerda siempre la seguridad durante la construcción y al hacer la carrera de carril. El uso de cascos y rodilleras es obligatorio durante la carrera.

Materiales Necesarios

1. Rodamientos de acero
2. Madera para la estructura
3. Cuerda para dirección
4. Tornillos y tuercas para montaje
5. Casco y rodillera
6. Equipo de seguridad para construcción (guantes, gafas)
7. Herramientas (martillo, taladro, destornillador, lija)

Paso a Paso Detallado para la Realización de la Actividad

1. Investigación Inicial y Planificación: Investiga modelos de carros de carril y planea cómo construir el de tu grupo. Recuerda considerar el torque necesario para el movimiento del carro.

2. Cálculo del Torque: Crea un plan de cómo aplicar el torque en el carro de carril. Calcula el torque necesario para mover el carro considerando las inclinaciones y diferentes pesos.

3. Construcción del Carro de Carril: Con tu plan en mano, comienza la construcción del carro de carril.

4. Carrera de Carros de Carril: Con todos los carros de carril construidos y con seguridad, ¡es hora de la carrera! Realicen la carrera en un área segura y adecuada.

5. Análisis de los Resultados: Después de la carrera, analiza con tu grupo los resultados obtenidos. ¿El carro correspondió al cálculo del torque hecho? Si no, ¿por qué?

6. Informe Escrito: Después de la actividad práctica, cada grupo deberá producir un informe detallado explicando todo el proceso, desde la concepción hasta la ejecución del proyecto.

Entregas del Proyecto

• Carro de Carril: Un carro de carril construido basado en la teoría de torque.

• Documentación de cada etapa de la actividad: Cada equipo debe documentar en fotos o videos las etapas del proyecto, demostrando todo el proceso de construcción del carro de carril y la carrera.

• Informe Escrito: La principal entrega de este proyecto es un informe detallado, que incluye: Introducción (contextualizando el tema del torque, su relevancia y la descripción del proyecto); Desarrollo (explicando la teoría del torque, detalle del proyecto, metodología utilizada y resultados obtenidos); Conclusión (retomando puntos principales, aprendizajes y consideraciones finales sobre el proyecto); Bibliografía (indicando todas las fuentes de investigación utilizadas para la realización del proyecto).

El informe debe estar escrito de forma clara, coherente y cohesionada, ya que se utilizará como prueba de la comprensión del concepto de torque y la capacidad de trabajar en equipo.