El centro de masa de un sistema de partículas es, para muchos propósitos, un punto particular en el que la masa del sistema se comporta como si estuviera concentrada. En otras palabras, el centro de masa es el punto donde la distribución de la masa es igual en todas las direcciones, independientemente del campo gravitatorio.
El centroide es función únicamente de las posiciones y masas de las partículas que componen el sistema. Sin embargo, el centro de gravedad es el punto en el que la gravedad actúa sobre un objeto.
Tanto los centroides como los centroides tienen aplicaciones importantes en la mecánica de materiales. Simplifica la solución de problemas de ingeniería mecánica.
Tabla de contenido
¿Qué es el centro de gravedad?
Un centroide es una posición definida relativa a un sistema de objetos. Esta es la posición promedio de todas las partes del sistema, ponderada según su masa. Para cuerpos rígidos, la posición de su centro de gravedad es fija con respecto al objeto.
Por ejemplo, el centro de gravedad de una forma de disco uniforme está en su centro. El centro de masa puede no estar en ninguna parte del objeto, como en un anillo donde el centro de masa está en el centro del objeto.
Hay algunas pruebas experimentales útiles que se pueden realizar para determinar el centroide de objetos físicos rígidos, como el método del borde de la mesa que se puede usar para encontrar el centroide de pequeños cuerpos rígidos con al menos una cara plana. El método de línea perpendicular también es útil para objetos que pueden colgar libremente alrededor de un punto de rotación.
El centro de gravedad se puede calcular como la suma de las masas de la parte del objeto multiplicada por la posición de la parte del objeto dividida por la suma de las masas del objeto.
Ventaja del centro de gravedad
Un uso útil del centro de masa es determinar el ángulo máximo que un objeto puede inclinar antes de colapsar.
El centro de masa de un objeto es el punto en el que una fuerza uniforme actúa sobre el objeto. Esto es beneficioso porque simplifica enormemente los problemas de dinámica que requieren describir el comportamiento de objetos con formas extrañas o sistemas complejos.
Computacionalmente, un objeto de forma extraña puede tratarse como si toda su masa estuviera concentrada en un objeto pequeño en el centro de masa. Este objeto imaginario a veces se denomina masa puntual.
Cuando un objeto rígido es empujado por su centro de masa, se mueve como si fuera una masa puntual. El objeto no gira alrededor de su eje, ignorando su forma real. Sin embargo, si se aplica una fuerza desequilibrada en un punto que no sea el centro de masa, el objeto girará alrededor de su centro de masa.
ejemplo
- El centroide de un sistema de dos partículas se encuentra en la línea que une las partículas (más precisamente, los centroides individuales). El centro de masa estará más cerca del objeto con mayor masa.
- Dado que el centroide de un triángulo sólido se encuentra en las tres medianas, el centroide también es el promedio de los tres vértices.
- El baricentro del rectángulo está en la intersección de las dos diagonales.
- En un cuerpo esféricamente simétrico, el centro de gravedad está en el centro. Esto es casi cierto para la Tierra. Las densidades son bastante diferentes, pero dependen principalmente de la profundidad y menos de las otras dos coordenadas.
¿Qué es el centro de gravedad?
El centro de gravedad es el punto en el que la gravedad actúa sobre un objeto. La mayoría de los problemas mecánicos suponen que el campo gravitatorio es uniforme. El centro de gravedad está exactamente en la misma posición que el centro de gravedad. Los términos centroide y centroide tienden a usarse indistintamente porque a menudo se encuentran en el mismo lugar. Sin embargo, no son lo mismo.
El centro de masa de un objeto no siempre coincide con su centro geométrico intuitivo, y podemos aprovechar esta libertad. Los ingenieros intentan diseñar autos deportivos con un centro de gravedad lo más bajo posible para mejorar el manejo del auto.
La ubicación del centro de masa se obtiene sumando la distancia multiplicada por el peso (área) y dividiéndola por la suma de todos los pesos (área).
