¿Qué es el "centro de gravedad" de un cuerpo?
Si bien cada molécula de un cuerpo tiene su peso propio, es decir, es atraída por la Tierra con una fuerza que depende de su masa y de la aceleración de la gravedad, podemos considerar que todas esas fuerzas individuales pueden sumarse y así obtener una resultante.
Entonces, el centro de gravedad será el punto de aplicación de esa resultante, y podemos considerar que allí está aplicado el peso del cuerpo.
¿Cuándo un cuerpo está en equilibrio?
Dicen las leyes de la Física que eso ocurre cuando la resultante es cero. Entonces ¿qué fuerzas se oponen al peso del cuerpo para que esté en equilibrio?
EQUILIBRIO DE LOS CUERPOS SUSPENDIDOS
En los cuerpos "suspendidos" (colgados) habrá un punto de sujeción de donde lo hemos enganchado. Allí aparecerá naturalmente una fuerza de reacción igual y de sentido contrario al peso.
Pero ¿qué pasará si la acción y la reacción no están sobre la misma recta (la misma dirección)? Entonces serían dos fuerzas paralelas que formarían una "cupla". Y eso haría que el cuerpo rotara hasta alinearse esas fuerzas.
En consecuencia, para que un cuerpo suspendido (colgado) esté en equilibrio, la vertical al suelo que pasa por el punto de suspensión debe pasar por el centro de gravedad.
Pero habrá tres casos de equilibrio: estable, inestable e indiferente.
EQUILIBRIO ESTABLE
Si el punto de suspensión está por encima del centro de gravedad, cuando apartemos un poco el cuerpo de esa posición, al soltarlo oscilará un poco y volverá a su situación original.
EQUILIBRIO INESTABLE
Si el punto de suspensión está por debajo del centro de gravedad, si apartamos un poco el cuerpo de esa posición de equilibrio seguirá alejándose de ella hasta que el punto de suspensión quede exactamente debajo del centro de gravedad y así encuentre su equilibrio estable.
Si el punto de suspensión está exactamente en el lugar del centro de gravedad, el cuerpo estará siempre en equilibrio. Si lo apartamos de la posición en la que está para colocarlo en otra allí quedará, en la nueva posición, sin intentar retornar a la anterior ni seguir alejándose de ella.
EQUILIBRIO DE LOS CUERPOS APOYADOS
Un cuerpo apoyado sobre otro ejercerá sobre éste una fuerza igual a su peso, que como sabemos tendrá su punto de aplicación en el centro de gravedad. El segundo ejercerá sobre el primero una fuerza igual y de sentido contrario que la equilibra (entre ambas se anulan) y el cuerpo que hemos apoyado se quedará allí "quieto".
Pero estamos viendo fotografías en las que algo ha fallado y alguna desgracia se ha producido. Al menos, no es allí donde colocamos originalmente el cuerpo apoyado y algo ocurrió que produjo su vuelco.
¿Qué ocurrió?
Cada cuerpo que vemos tiene un centro de gravedad donde está aplicado todo su peso. Si observamos con atención veremos que la vertical que pasa por el centro de gravedad ya no atraviesa la base de apoyo. Entonces la base no puede crear la fuerza igual y opuesta que equilibre al peso, y el cuerpo se cae de lado.
Entonces ya podemos establecer la única condición de equilibrio de un cuerpo apoyado: que la vertical que pasa por el centro de gravedad pase también por un punto interior de la base de apoyo. Entonces la acción (el peso) y la reacción (la respuesta de la base) tendrían igual dirección, sentido contrario e igual intensidad, con lo que se anularían (resultante = 0) y el cuerpo quedaría en EQUILIBRIO ESTABLE.
Pero si el centro de gravedad está sobre una vertical que pasa por fuera de la que debería ser su base de sustentación entonces forma con la reacción una cupla que provoca que el cuerpo rote lateralmente y caiga hacia un costado, buscando una base de sustentación que sí la sustente, es decir, por la que pase la vertical sobre la que está el centro de gravedad.
En conclusión, cuanto más bajo esté el centro de gravedad del cuerpo mayor será su posibilidad de no perder el equilibrio. Eso lo saben bien con corredores de automóviles.
En las fotografías, todos los vehículos abandonaron su posición inicial inestable para encontrar otra estable. Es cuestión de observar con cuidado y estimar dónde tiene cada uno su centro de gravedad. Luego trazamos una línea vertical allí y veremos que antes no pasaba por su base de apoyo pero ahora la naturaleza lo llevó a una nueva posición en la que sí pasa.
Newton no inventó la "ley de la gravedad". Solamente la descubrió y así pudimos darle valores numéricos a la fuerza de gravedad y a la aceleración de la gravedad que actúan sobre un cuerpo. Las cosas se caían antes de Newton, no a partir de Newton. Él encontró una explicación física a esa caída.
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Hasta pronto
Prof. Daniel Galatro
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