La posizione del centro di gravità di un oggetto influenza la sua stabilità. Più il centro di gravità (G) è basso, più l’oggetto è stabile. Più è alto, più è probabile che l’oggetto si rovesci se viene spinto. Le auto da corsa hanno centri di gravità molto bassi in modo che possano fare una curva rapidamente senza ribaltarsi.
Aumentare l’area della base aumenterà anche la stabilità di un oggetto, più grande è l’area più stabile è l’oggetto. I giocatori di rugby staranno con i piedi ben distanziati se sono in piedi e si aspettano di essere placcati.
Gli autobus devono essere testati per verificare che non si rovescino anche se il piano inferiore è vuoto e quello superiore è pieno di persone.
Schoolphysics stability of vehicles with low and high centre of gravity animation
Per vedere un’animazione sulla stabilità delle auto cliccare sul link dell’animazione.La prossima serie di diagrammi (Figura 4) mostra un’auto che si inclina con angoli sempre maggiori finché alla fine si rovescia!
Nella Figura 4(a) l’auto è piatta sulla strada. Nella figura 4(b) l’auto è inclinata ma perché la linea verticale che passa per il centro di gravità è all’interno della cassa dell’auto e quindi l’auto cade di nuovo a livello. Ma nella figura 4(c) la linea verticale dal centro di gravità cade fuori dalla base e così l’auto si rovescia.
Schoolphysics stability of cars animation
Per vedere un’animazione sulla stabilità delle auto cliccare sul link animazione.
L’effetto della dimensione della base è mostrato dai tre sgabelli nella Figura 5. I centri di gravità di tutti gli sgabelli sono alla stessa altezza da terra, ma poiché lo sgabello (c) ha una base molto più piccola, si rovescia se sono tutti inclinati con lo stesso angolo, mentre gli altri due sgabelli tornano in posizione orizzontale. Notate che il centro di gravità non è all’interno del materiale dello sgabello.
Quale pensi sia lo sgabello più sicuro da usare in laboratorio?
Bilanciamento ed equilibrio
Se un oggetto è in equilibrio, cioè, se è in equilibrio, allora se viene applicata una forza all’oggetto, questo si inclinerà, si rovescerà o rotolerà.
Queste tre condizioni sono note come:
(a)equilibrio stabile (si inclina e poi ricade nella posizione originale)
(b)equilibrio instabile (si inclina e poi cade)
equilibrio neutro (rotola)
Stabile – il centro di gravità si alza quando si inclina
Instabile – il centro di gravità si abbassa quando si inclina
Neutrale – il centro di gravità rimane allo stesso livello se viene spinto
Le immagini della figura 7 mostrano perché non è una buona idea alzarsi e poi inclinarsi in una piccola barca. L’alto centro di gravità delle persone in piedi rende fin troppo facile rovesciare la barca!
Per aiutarci nell’equilibrio possiamo variare la posizione del nostro centro di gravità muovendo le braccia e il corpo per non cadere.
Troverete che la stabilità è importante nei seguenti esempi:
progettazione di auto e autobus
ruote di auto – piccoli pesi di piombo sono montati sul cerchio in modo che la ruota sia in equilibrio in qualsiasi posizione
animali appena nati
progettazione di mobili
radici di tavole negli alberi della foresta pluviale
Lo scopo è di dare una base larga e/o un basso centro di gravità e quindi stabilità.
La posizione del centro di gravità è anche importante nel bilanciamento nei seguenti esempi:Pesi di contrappeso per bilanciare il carico su una gru
Camminare su corda tesa
Ginnastica e altri sport, ecc.