miércoles, 17 de julio de 2013

Equilibrio y Centro de Gravedad

El centro de gravedad (que es lo mismo que el centro de masas para un campo gravitatorio uniforme) es aquel punto que, dinámicamente, se comporta como si en el estuvieran aplicadas todas las fuerzas externas al sistema.

La resultante de todas las fuerzas gravitatorias que actúan sobre las partículas que constituyen un cuerpo pueden reemplazarse por una fuerza única, el propio peso del cuerpo, aplicada en el centro de gravedad del cuerpo.

Por lo anterior, en ausencia de torcas, un cuerpo estará en equilibrio cuando es apoyado sobre su centro de gravedad. 

Cuando un cuerpo tiene densidad homogénea y no presenta irregularidades, como en el caso de una lámina (ver figura), el centro de gravedad coincide con el centro geométrico.

Sin embargo, en un cuerpo no homogéneo el centro de gravedad puede quedar situado en una posición muy alejada del centro geométrico, lo cual puede resultar sorprendente y poco intuitivo a primera vista.

Por ejemplo, una varilla homogénea de 12 metros de largo, con dos pesos iguales de 1 kg en cada extremo, quedará equilibrada en su centro:





Si ponemos un peso de 2 kg en el extremo izquierdo y de 1 kg en el derecho, el equilibrio se dará de la siguiente manera:




y un último ejemplo:




Utilizando esta propiedad, si ponemos la mayor parte del peso en un extremo, el cuerpo quedará equilibrado en una posición poco intuitiva.

En este proyecto utilizamos madera balsa, que es muy liviana, y cobre, que es muy pesado, para concentrar el peso en un extremo del objeto.



Los contrapesos de cobre hacen que el centro de gravedad se mueva hacia el extremo derecho. En ese punto colocaremos un gancho donde el cuerpo quedará balanceado.







A continuación te presentamos un video que muestra como se equilibra el objeto:



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