De positie van het zwaartepunt van een voorwerp beïnvloedt de stabiliteit ervan. Hoe lager het zwaartepunt (G) is, hoe stabieler het voorwerp. Hoe hoger het is, des te groter is de kans dat het object omvalt als het wordt geduwd. Raceauto’s hebben een heel laag zwaartepunt, zodat ze snel een bocht kunnen nemen zonder om te vallen.
Het vergroten van het oppervlak van de basis vergroot ook de stabiliteit van een voorwerp, hoe groter het oppervlak hoe stabieler het voorwerp. Rugbyspelers zullen met hun voeten ver uit elkaar gaan staan als ze staan en verwachten getackeld te worden.
De volgende diagrammen laten zien dat de positie van het zwaartepunt van belang is bij het omvallen. Hoe hoger het zwaartepunt, des te groter de kans dat een voorwerp omvalt als het wordt gekanteld.
Bussen moeten worden getest om te zien of ze niet omvallen, zelfs als het benedendek leeg is en het bovendek vol zit met mensen.
schoolfysica stabiliteit van voertuigen met laag en hoog zwaartepunt
Om een animatie van de stabiliteit van auto’s te zien, klik op de animatielink.De volgende reeks diagrammen (Figuur 4) laat een auto zien die onder steeds grotere hoeken kantelt, totdat hij uiteindelijk zal kantelen!
In Figuur 4(a) staat de auto plat op de weg. In Figuur 4(b) is de auto gekanteld, maar omdat de verticale lijn door het zwaartepunt binnen de kist van de auto loopt, valt de auto weer op de vlakte. Maar in figuur 4(c) valt de verticale lijn door het zwaartepunt buiten de koffer en dus kantelt de auto.
schoolfysica stabiliteit van auto’s animatie
Om een animatie van de stabiliteit van auto’s te zien, klik op de animatie-link.
Het effect van de grootte van de basis wordt getoond door de drie krukjes in figuur 5. Het zwaartepunt van alle krukjes ligt op dezelfde hoogte boven de grond, maar omdat krukje (c) een veel kleinere basis heeft, valt het om als ze allemaal onder dezelfde hoek worden gekanteld, terwijl de andere twee krukjes weer op gelijke hoogte komen. Merk op dat het zwaartepunt niet in het materiaal van de kruk ligt.
Welke kruk is volgens jou het veiligst om in een laboratorium te gebruiken?
Balans en evenwicht
Als een voorwerp in evenwicht is, d.w.z, als het in evenwicht is, dan zal het voorwerp, als er een kracht op wordt uitgeoefend, kantelen, of rollen.
Deze drie voorwaarden staan bekend als:
(a)stabiel evenwicht (het kantelt en valt dan terug naar de oorspronkelijke positie)
(b)onstabiel evenwicht (het kantelt en valt dan om)
neutraal evenwicht (het rolt)
Stabiel – het zwaartepunt wordt verhoogd als het wordt gekanteld
Onstabiel – het zwaartepunt wordt verlaagd als het wordt gekanteld
Neutraal – het zwaartepunt blijft op hetzelfde niveau als het wordt geduwd
De afbeeldingen in figuur 7 laten zien waarom het geen goed idee is om op te staan en dan voorover te leunen in een kleine boot. Door het hoge zwaartepunt van de staande mensen is het maar al te gemakkelijk om de boot om te laten vallen!
Om onszelf te helpen balanceren, kunnen we de positie van ons eigen zwaartepunt variëren door onze armen en lichaam te bewegen, zodat we niet omvallen.
Stabiliteit is belangrijk in de volgende voorbeelden:
auto- en busontwerp
autowielen – kleine loden gewichten zijn aan de velg bevestigd, zodat het wiel in elke positie balanceert
nieuw geboren dieren
meubelontwerp
plankwortels in regenwoudbomen
Het doel is om een brede basis en/of een laag zwaartepunt en dus stabiliteit te geven.
De positie van het zwaartepunt is ook belangrijk bij het balanceren in de volgende voorbeelden:Gewichten om de last van een kraan in evenwicht te houden
Touwtje lopen
Gymnastiek en andere sporten, enz.