Basic definitions of force and torque (Instrumentación Industrial y Control de Procesos; definiciones básicas - Industrial Instrumentation and Process Control, basic definitions )

Many applications in industry require the measurement of force or load. Force is a vector and acts in a straight line, it can be through the center of a mass, or be offset from the center of the mass to produce a torque, or with two forces a couple. Force can be measured with devices such as strain gages. In other applications where a load or weight is required to be measured the sensor can be a load cell.

Mass is a measure of the quantity of material in a given volume of an object. Force is a term that relates the mass of an object to its acceleration and acts through its center of mass, such as the force required to accelerate a mass at a given rate. Forces are defined by magnitude and direction and are given by the following:

Force (F ) = mass (m) x acceleration (a)

Torque occurs when a force acting on a body tends to cause the body to rótate and is defined by the magnitude of the force times the perpendicular distance from the line of action of the force to the center of rotation.

Units of torque are pounds (lb), feet (ft), or newton meter (N.m). Torque is sometimes referred to as the moment of the force, and is given by

Torque (t) = F x d

A couple occurs when two parallel forces of equal amplitude, but in opposite directions, are acting on an object to cause rotation, and is given by the following equation:

Couple (c) = F x d

Definiciones básicas de fuerza y par

Muchas aplicaciones en la industria requieren la medición de fuerza o carga. La fuerza es un vector y actúa en línea recta, puede ser a través del centro de masa, o ser desplazada desde el centro de masa para producir un torque, o con dos fuerzas un par. La fuerza se puede medir con dispositivos como galgas extensiométricas. En otras aplicaciones donde se requiere medir una carga o un peso, el sensor puede ser una celda de carga.

La masa es una medida de la cantidad de material en un volumen dado de un objeto. Fuerza es un término que relaciona la masa de un objeto con su aceleración y actúa a través de su centro de masa, como la fuerza requerida para acelerar una masa a una velocidad determinada. Las fuerzas se definen por su magnitud y dirección y vienen dadas por la fórmula siguiente:

Fuerza (F ) = masa (m) x aceleración (a)

El torque ocurre cuando una fuerza que actúa sobre un cuerpo tiende a hacer que el cuerpo gire y se define por la magnitud de la fuerza multiplicada por la distancia perpendicular desde la línea de acción de la fuerza hasta el centro de rotación.

Las unidades de torsión son libras (lb), pies (ft) o newton metro (N.m). A veces se hace referencia al par como el momento de la fuerza, y está dado por

Par (t) = F x d

Un par ocurre cuando dos fuerzas paralelas de igual amplitud, pero en direcciones opuestas, actúan sobre un objeto para causar la rotación, y viene dada por la siguiente ecuación:

Par (c) = F x d

Force and weight can be measured by comparison as in a lever-type balance which is an ON/OFF system. A spring balance or load cell can be used to generate an electrical signal that is required in most industrial applications.

Analytical or lever balance is a device that is simple and accurate, and operates on the principle of torque comparison. Next figure shows a diagram of a balance.

When in balance the torque on one side of the fulcrum is equal to the torque on the other side of the fulcrum, from which we get the following:

W1 x L = W2 x R

where W1 is a weight at a distance L from the fulcrum and W2 the counter balancing weight at a distance R from the fulcrum.

La fuerza y el peso se pueden medir por comparación como en una balanza tipo palanca que es un sistema ON/OFF. Se puede usar una balanza de resorte o una celda de carga para generar una señal eléctrica requerida en la mayoría de las aplicaciones industriales.

La balanza analítica o de palanca es un dispositivo que es simple y preciso, y funciona según el principio de comparación de par. La figura muestra un diagrama de una balanza.

Cuando en balance el torque en un lado del fulcro es igual al torque en el otro lado del fulcro, de donde obtenemos lo siguiente:

W1 x L = W2 x R

donde W1 es un peso a una distancia L del fulcro y W2 el contrapeso a una distancia R del punto de apoyo o fulcro.