Centro de masa, centro de gravedad y estabilidad – plomada y vuelco
FísicaFuerzas y dinámicaEdades 15–16
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Inicia sesión para usarTres pantallas: coloca masas puntuales sobre una varilla o un plano, elige cuáles quedan dentro de la frontera del sistema y observa cómo se mueve el centro de masa x_cm = Σm·x/Σm; una práctica virtual que cuelga una lámina de dos o tres agujeros y traza la línea de la plomada, de modo que el centro de gravedad está donde se cruzan las líneas, con tabla de resultados y error; y un bloque con anchura de la base y altura del centro de gravedad ajustables, que se inclina hasta volcar cuando la línea de acción del peso sale de la base.
Lección: Centro de masa de un sistema de partículas, centro de gravedad, determinación del centro de gravedad de una lámina con plomada, estabilidad y vuelco
Qué muestra
El centro de masa de un sistema es la posición media de sus partes ponderada por la masa: x_cm = Σm·x / Σm. Qué objetos cuentan depende de dónde se traza la frontera del sistema. En un campo gravitatorio uniforme el peso actúa en ese punto, el centro de gravedad. Una lámina colgada de un alfiler queda en reposo con su centro de gravedad justo debajo del alfiler, así que las líneas de plomada trazadas desde dos agujeros se cruzan en él. Un objeto sobre una superficie horizontal vuelca cuando la línea de acción de su peso sale de su base: una base ancha y un centro de gravedad bajo lo hacen más estable.
Cómo usarla
Centro de masa: arrastra las masas, cambia la Masa de la seleccionada y marca En el sistema en la tabla. Plomada: elige una Lámina, cuélgala del agujero A, B o C, espera a que quede quieta y pulsa Marcar la plomada; repite con otro agujero. Estabilidad: ajusta Anchura de la base b, Altura H y Altura del centro de gravedad h, inclina el bloque y pulsa Soltar, o pulsa Buscar ángulo de vuelco.
Parámetros que puedes cambiar
- Pantalla Centro de masa de masas puntuales, Centro de gravedad con plomada (práctica), Estabilidad y ángulo de vuelco
- Colocar las masas sobre Una varilla (una dimensión), Un plano (dos dimensiones)
- Número de masas puntuales 2–5
- Forma de la lámina Forma irregular, Forma de L, Triángulo
- Anchura de la base b 10–100 cm
- Altura del bloque H 20–150 cm
- Altura del centro de gravedad h 5–145 cm
- Ángulo de inclinación inicial θ 0–80 °
- Masa del bloque m 1–50 kg
Preguntas para explorar
- ¿Hacia dónde se mueve el centro de masa al sacar una masa del sistema, y por qué?
- ¿Por qué las líneas de plomada trazadas desde dos agujeros distintos se cruzan en el centro de gravedad?
- Para que un armario alto vuelque con más dificultad, ¿conviene poner lo pesado arriba o abajo?
