La position du centre de gravité d’un objet affecte sa stabilité. Plus le centre de gravité (G) est bas, plus l’objet est stable. Plus il est élevé, plus l’objet risque de basculer s’il est poussé. Les voitures de course ont des centres de gravité vraiment bas afin qu’elles puissent prendre des virages rapidement sans se retourner.
Augmenter la surface de la base augmentera également la stabilité d’un objet, plus la surface est grande, plus l’objet est stable. Les joueurs de rugby se tiendront avec leurs pieds bien écartés s’ils sont debout et s’attendent à être plaqués.
Les schémas suivants montrent que la position du centre de gravité est importante dans le basculement. Plus le centre de gravité est élevé, plus un objet risque de basculer s’il est incliné.
Les autobus doivent être testés pour vérifier qu’ils ne basculent pas, même si le pont inférieur est vide et le pont supérieur plein de monde.
schoolphysics stabilité des véhicules à centre de gravité bas et haut
Pour voir une animation de la stabilité des voitures, cliquez sur le lien de l’animation.La série de diagrammes suivante (figure 4) montre une voiture qui s’incline à des angles de plus en plus grands jusqu’à ce qu’elle finisse par basculer !
Dans la figure 4(a), la voiture est à plat sur la route. Dans la figure 4(b), la voiture est inclinée mais parce que la ligne verticale passant par le centre de gravité est à l’intérieur de la caisse de la voiture et donc la voiture retombe à nouveau au niveau. Mais dans la figure 4(c), la ligne verticale du centre de gravité tombe à l’extérieur de la base et donc la voiture bascule.
schoolphysics stability of cars animation
Pour voir une animation de la stabilité des voitures, cliquez sur le lien de l’animation.
L’effet de la taille de la base est montré par les trois tabourets de la figure 5. Les centres de gravité de tous les tabourets sont à la même hauteur au-dessus du sol, mais comme le tabouret (c) a une base beaucoup plus petite, il bascule s’ils sont tous inclinés au même angle, tandis que les deux autres tabourets reviennent à une position de niveau. Remarquez que le centre de gravité ne se trouve pas à l’intérieur du matériau du tabouret.
Quel est, selon vous, le tabouret le plus sûr à utiliser dans un laboratoire ?
Equilibre et balance
Si un objet est en équilibre, c’est-à-dire, s’il est équilibré, alors si une force est appliquée à l’objet, il va soit basculer, soit se renverser, soit rouler.
Ces trois conditions sont connues sous le nom de :
(a)équilibre stable (il bascule puis retombe dans la position initiale)
(b)équilibre instable (il bascule puis tombe)
équilibre neutre (il roule)
Stable – le centre de gravité s’élève au fur et à mesure qu’il est incliné
Instable – le centre de gravité s’abaisse au fur et à mesure qu’il est incliné
Neutre -. le centre de gravité reste au même niveau s’il est poussé
Les images de la figure 7 montrent pourquoi ce n’est pas une bonne idée de se lever puis de se pencher dans un petit bateau. Le centre de gravité élevé des personnes debout fait qu’il est trop facile de faire basculer le bateau !
Pour nous aider à nous équilibrer, nous pouvons varier la position de notre propre centre de gravité en bougeant nos bras et notre corps pour nous empêcher de tomber.
Vous constaterez que la stabilité est importante dans les exemples suivants :
conception de voitures et d’autobus
roues de voitures – de petits poids de plomb sont fixés à la jante pour que la roue s’équilibre dans n’importe quelle position
animaux nouveau-nés
conception de meubles
racines de planches dans les arbres de la forêt tropicale
Le but est de donner une base large et/ou un centre de gravité bas et donc de la stabilité.
La position du centre de gravité est également importante pour l’équilibrage dans les exemples suivants :Contrepoids pour équilibrer la charge sur une grue
Promenade à la corde raide
Gymnastique et autres sports, etc.