Conversor de unidades de torque: N·m, lbf·ft e kgf·m

Conversor de unidades de torque

Torque é uma força de torção. Um conversor de unidades de torque reescreve um valor de torque de uma unidade para outra, como de newton-metros para libras-força-pé. Esta página converte entre newton-metros, libras-força-pé e quilograma-força-metros, e mostra os três valores ao mesmo tempo.

Torque é uma força multiplicada pela distância entre o ponto de rotação e o local onde a força atua. O mesmo empurrão em uma chave longa produz mais torque do que em uma chave curta.

O que o conversor faz

O usuário digita um número e escolhe a unidade em que esse número está expresso. A página retorna o mesmo torque nas três unidades.

• Os resultados são mostrados com oito algarismos significativos. Apenas a exibição é arredondada. A conversão é feita com o número conforme digitado.
• Um resultado menor que 0,0001 em valor absoluto, ou igual ou superior a um bilhão, é exibido em notação científica. Zero é exibido simplesmente como 0.
• Valores negativos são aceitos. O torque tem um sentido de rotação, portanto um valor abaixo de zero descreve uma torção no sentido oposto.
• Uma caixa vazia gera uma solicitação, não um número. Um link que contém uma unidade não oferecida pela página gera uma mensagem, não uma conversão.

As três unidades

O newton-metro é a unidade SI: um newton de força atuando a um metro do ponto de rotação. As outras duas unidades correspondem, cada uma, a um número fixo de newton-metros. Nenhum desses números é uma medição, portanto nenhum deles muda com o tempo.

Um torque escrito como "lb-ft" ou "ft-lb" em uma chave ou em um manual de serviço é expresso em libras-força-pé. As duas grafias designam uma única unidade; apenas a ordem das palavras muda.

Fórmula de conversão de torque

Cada unidade aqui é um múltiplo fixo do newton-metro, portanto a conversão consiste em uma multiplicação seguida de uma divisão. O valor é convertido para newton-metros e depois convertido novamente para a unidade desejada:

$\tau_2 = \frac{\tau_1 \times k_1}{k_2}$

onde $\tau_1$ é o torque digitado, $k_1$ é o número de newton-metros por unidade da unidade escolhida, $k_2$ é o número de newton-metros por unidade da unidade desejada, e $\tau_2$ é o resultado.

Nada é adicionado ou subtraído durante o processo, porque as três escalas indicam zero no mesmo torque. Apenas o tamanho do intervalo muda. A temperatura é o caso em que isso não ocorre: Celsius e Fahrenheit começam a contar a partir de pontos diferentes, portanto um conversor que apenas multiplicasse apresentaria 0 °C como 0 °F em vez de 32 °F.

De onde vêm as duas unidades que não são do SI

Ambas se baseiam na gravidade padrão, que a 3ª Conferência Geral de Pesos e Medidas fixou exatamente em 9,80665 m/s² em 1901. Esse é um valor acordado, não uma medição local, e é o que permite que uma unidade de massa represente uma unidade de força.

Uma libra-força é a libra internacional de 1959, exatamente 0,45359237 kg, atraída por essa gravidade, o que corresponde a 4,4482216152605 N. Uma libra-força-pé é essa força atuando a um pé do ponto de rotação, e o mesmo acordo de 1959 fixa o pé exatamente em 0,3048 m.

$1\ \mathrm{lbf}\cdot\mathrm{ft} = 4.4482216152605\ \mathrm{N} \times 0.3048\ \mathrm{m} = 1.3558179483314004\ \mathrm{N}\cdot\mathrm{m}$

Um quilograma-força é um quilograma atraído pela mesma gravidade, portanto um quilograma-força-metro é a gravidade padrão expressa como torque:

$1\ \mathrm{kgf}\cdot\mathrm{m} = 1\ \mathrm{kg} \times 9.80665\ \mathrm{m/s^2} \times 1\ \mathrm{m} = 9.80665\ \mathrm{N}\cdot\mathrm{m}$

A gravidade desaparece quando essas duas unidades são comparadas entre si, porque cada uma a contém uma vez. O que resta é a libra multiplicada pelo pé:

$\frac{1\ \mathrm{lbf}\cdot\mathrm{ft}}{1\ \mathrm{kgf}\cdot\mathrm{m}} = 0.45359237 \times 0.3048 = 0.138254954376$

A Publicação Especial 811 do NIST, Apêndice B, lista a libra-força-pé arredondada para 1,355818 N·m.

Exemplo: uma porca de roda apertada a 100 N·m

Dividir pelo número de newton-metros em uma libra-força-pé fornece o valor usado nos Estados Unidos e no Reino Unido:

$\tau = \frac{100}{1.3558179483314004} \approx 73.756215\ \mathrm{lbf}\cdot\mathrm{ft}$

Dividir o mesmo 100 por 9,80665 fornece o valor em quilograma-força-metro, que ainda aparece em manuais de serviço antigos e em algumas chaves de torque:

$\tau = \frac{100}{9.80665} \approx 10.197162\ \mathrm{kgf}\cdot\mathrm{m}$

Para essa entrada, a página mostra 100 N·m, 73,756215 lbf·ft e 10,197162 kgf·m lado a lado. Os três valores descrevem uma única regulagem em uma única chave. Os números diferem porque as unidades diferem, não porque a porca esteja sendo apertada com mais força.

Conversões comuns de torque

Cada linha mostra o que uma unidade produz nas outras duas, com oito algarismos significativos.

Quais valores são exatos e quais são arredondados

As três unidades se baseiam em definições, mas apenas algumas dessas definições podem ser expressas integralmente em decimais.

• 1 lbf·ft é exatamente 1,3558179483314003 N·m. O decimal termina aí, porque o pé e a libra-força são, eles próprios, decimais exatos.
• 1 kgf·m é exatamente 9,80665 N·m, o valor da gravidade padrão.
• 1 lbf·ft é exatamente 0,138254954376 kgf·m. A gravidade se cancela, e a libra multiplicada pelo pé novamente resulta em um decimal exato.
• 1 N·m equivale a 0,73756214927726540… lbf·ft, com algarismos que nunca terminam; portanto, qualquer decimal escrito para esse valor foi truncado.
• 1 kgf·m equivale a 7,2330138512098940… lbf·ft, também com uma expansão interminável.

O conversor calcula cada fator a partir das constantes definidoras, em vez de armazenar um decimal encurtado; assim, o arredondamento visto pelo leitor vem da exibição, não dos números usados nos cálculos. Oito algarismos significativos são suficientes para mostrar claramente um valor definido e, ao mesmo tempo, ocultar os últimos algarismos da aritmética do computador, que carregam ruído de arredondamento, não informação.

Dúvidas frequentes

Quantos newton-metros correspondem a um ft-lb? Uma libra-força-pé equivale exatamente a 1,3558179483314003 N·m, valor que a página mostra como 1,3558179 N·m. No sentido inverso, um newton-metro equivale a 0,73756215 lbf·ft.

ft-lb é igual a lb-ft? Sim. Ambos designam uma força de uma libra-força atuando a um pé do ponto de rotação. Os manuais usam qualquer uma das ordens das palavras para a mesma unidade.

Um newton-metro é igual a um joule? Ambos são formados por um newton e um metro, mas medem coisas diferentes. Um joule mede energia, enquanto um torque realiza trabalho somente enquanto o eixo realmente gira. Os nomes são mantidos separados de propósito: a energia é expressa em joules e o torque, em newton-metros.

Para que serve um quilograma-força-metro? É uma unidade métrica mais antiga de torque, ainda encontrada em manuais de serviço e em algumas chaves de torque. Um quilograma-força-metro equivale a 9,80665 N·m, ou a 7,2330139 lbf·ft.

É possível converter um torque negativo? Sim. O torque tem sinal porque possui um sentido de rotação; portanto, um valor abaixo de zero descreve uma torção no sentido oposto. A página faz a conversão em vez de rejeitar o valor.

Por que a página mostra tantos algarismos? Oito algarismos significativos mantêm legível um valor definido sem mostrar os últimos algarismos da operação aritmética, que carregam ruído de arredondamento. As constantes armazenadas nunca são encurtadas, portanto uma exibição curta não interfere na conversão seguinte.