¿Quién nos dijo cómo medir el torque?

Todos sabemos que la fuerza y ​​el par son cantidades físicas que hemos definido de acuerdo con nuestro propósito de trabajo. Ahora todos somos conscientes de que la Segunda Ley de Newton de sus Leyes del Movimiento establece cómo medir la fuerza , es decir, cuál es la magnitud de la fuerza da la respuesta F = metro a . Esta es una ley establecida por Newton, y como todas las leyes, no requiere demostración ni deducción.

Pero, ¿qué ley, postulado o corolario establece que el momento de torsión debe ser igual a τ = r × F ? Si no, ¿por qué estamos seguros de que la magnitud del par es en realidad solo eso y nada más? Cualquiera podría haber calculado el torque por alguna otra fórmula.

Cualquier ayuda es bienvenida.

EDITAR: Según Resnick-Halliday-Krane, hay algo llamado Segunda ley de rotación de Newton que establece que τ = r × F . ¿Es correcto?

Probablemente comenzó a partir de la ley de la palanca.
F 1 yo 1 = F 2 yo 2 .
Cada producto, lo que Archimedis llamó apalancamiento , es en realidad la definición más simple de torque.
τ := r × F es la definición de torque . ¿Estás preguntando por qué es una definición sensata o quién la escribió por primera vez? (Este último sería más adecuado en Historia de la Ciencia y Matemáticas )
@ACuriousMind La primera es mi pregunta.

Respuestas (1)

Deja que apliques la fuerza F en el punto PAG cuya coordenada es r medido desde un punto específico O - el punto sobre el que desea girar. Dejar r y F estar en el mismo plano.

Ahora, si fueras a rotar PAG acerca de O , giraría alrededor de algún eje perpendicular al plano en el que se encuentra la fuerza y ​​​​el punto; si es en sentido contrario a las agujas del reloj, el eje apuntaría hacia arriba y si es en el sentido de las agujas del reloj, entonces apunta hacia abajo. Ahora bien, esto podría ser excelente si esta dirección pudiera asociarse con la propiedad de torsión; como si fuera un vector.

Sabemos por la ley de la palanca que solo la fuerza perpendicular a la palanca puede ejercer un par sobre el pivote; eso significa solo la componente perpendicular de F puede impartir rotación.

Dejar F hace ángulo ϕ con r . Entonces la componente perpendicular con respecto a r es r F pecado ϕ de la definición de torque dada por la Ley de la Palanca, es decir, el torque es igual a Fuerza Longitud de la palanca desde el pivote donde se aplica la fuerza .

Ahora, esto es lo que conocemos como producto cruzado. Entonces,

τ = r × F .
Esto también da la dirección deseada sobre la cual actúa el par. Por lo tanto, el par es un vector donde la dirección especifica sobre qué eje tiene lugar la rotación.

La componente perpendicular de F con respecto a r es | F | pecado ϕ .