El centro de gravedad (CG) es el punto que representa la posición media de todo el peso de un objeto. El peso de un objeto se distribuye equitativamente alrededor de su centro de la gravedad. Como consiguiente, la fuerza hacia abajo de todo el peso de un objeto parece actuar a través de su centro de gravedad.

1. La posición del centro de gravedad de un objeto depende de su forma:Si la figura es regular, es muy sencillo situar el c.d.g. ya que se encuentra en su centro geométrico como ves en la siguiente figura.

El c.d.g. de una figura irregular es más complicado calcularlo y, como puedes ver en la imagen de la derecha, puede quedar fuera de la propia pieza.

Sí podemos afirmar que cuanto mayor sea la base, mayor será la estabilidad de la pieza.

En la siguiente imagen podemos ver en 1, la pieza en su posición estable; en 2, se ha desequilibrado el objeto, pero retomará la posición estable cuando se suelte, ya que la flecha vertical que pasa por el c.d.g. cae dentro de la base; en 3, la pieza se volcará pues, como vemos, la flecha se sale de la base.

EJEMPLOS-CENTRO DE GRAVEDAD

Debido a esto, el peso de un objeto puede ser equilibrado por una fuerza de apoyo,una sola fuerza ascendente aplicada directamente debajo del centro de gravedad. Por ejemplo, cuando colocas un bloque de madera horizontalmente sobre tu dedo, de modo que quede en equilibrio, tu dedo está directamente debajo del centro de gravedad del bloque. El peso del bloque se distribuye equitativamente alrededor de este punto.

peso

apoyo

En el diagrama (izquierda), imagina la fuerza del peso actuando hacia abajo a través del CG con la fuerza de apoyo del dedo empujando hacia arriba en dirección del CG. Esta fuerza ascendente corresponde exactamente al peso del bloque, aunque el peso del bloque está distribuido alrededor del CG.

Estas dos fuerzas opuestas también se pueden representar con flechas opuestas, con la fuerza de apoyo ascendente directamente debajo del peso que actúa a través del centro de gravedad. Las dos flechas son iguales en longitud, lo que indica que las intensidades de las dos fuerzas son exactamente iguales.

La posición del centro de gravedad de un objeto cambia si hay un cambio en la distribución del peso. Por ejemplo, si colocamos una moneda encima de un bloque de madera, la posición del centro de gravedad para la combinación del bloque y la moneda es un poco más alta que para el bloque solo, debido al peso añadido de la moneda. Sin embargo, aún es posible apoyar el bloque y la moneda en un dedo que empuje hacia arriba por debajo del centro de gravedad de la combinación de la moneda y el bloque.

peso

apoyo

En este diagrama, imagina la fuerza del peso actuando hacia abajo a través del CG. La fuerza única del dedo que empuja hacia arriba en dirección del CG apoya al bloque y la moneda.

Esto aún se puede representar con dos flechas iguales pero opuestas, una para el peso hacia abajo del bloque y la moneda, y la otra para la fuerza de apoyo del dedo que empuja hacia arriba.

Si la moneda se mueve hacia un extremo del bloque, el centro de gravedad también se mueve hacia ese extremo. Esto se debe a que la distribución del peso ha cambiado. Sin embargo, el bloque y la moneda descentrada aún se pueden apoyar en un dedo que empuja hacia arriba debajo del nuevo centro de la gravedad de la combinación de la moneda y el bloque. Observa la posición ligeramente descentrada del dedo de apoyo en la fotografía siguiente.

En este diagrama, imagina la fuerza del peso actuando hacia abajo a través del CG. La fuerza única del dedo que empuja hacia arriba en dirección del CG apoya al bloque y la moneda. Para la moneda descentrada, el dedo empuja hacia arriba directamente debajo del CG descentrado.

Como el peso del bloque y la moneda descentrada actúan a través del CG, esto todavía se puede representar con dos flechas iguales pero en sentidos opuestos, una para el peso hacia abajo del bloque y la moneda y la otra para la fuerza de apoyo del dedo que empuja hacia arriba.

Cuando equilibras un lápiz, tu dedo no está en el centro del lápiz por la misma razón, debido al peso adicional del anillo metálico y la goma.

CENTRO DE GRAVEDAD CON REFERENTE A LAS CONTRUCCIONES

El centro de gravedad (c.d.g.) es un concepto muy importante cuando se diseñan estructuras y máquinas ya que de su situación dependerá que éstas sean estables y no pierdan su posición de trabajo. En él suponemos concentrada toda la masa del objeto, pero sólo de forma virtual, ya que la masa de un objeto se encuentra repartida por todo él.

Para conseguir mayor estabilidad tendremos que acumular la mayor cantidad de masa cerca de la base. Cuando tengamos estructuras muy altas habrá que ponerle una base grande y pesada para darle estabilidad.