APUNTE EQUILIBRIO

CENTRO DE GRAVEDAD

El paso de un cuerpo depende de la mayor o menor atracción que ejerce la fuerza de gravedad sobre él.

Si la fuerza de gravedad actúa sobre los cuerpos situados sobre la Tierra, cada partícula

de ellos estará sujeta a la misma acción.

En el cuerpo de la figura, supongamos partículas elementales cuyo peso estaría

representado por los vectores F. Luego, el peso de cada partícula por el número total de

ella nos dará el peso total P.

En símbolos:

F + F + F + ....+ F = P (peso total)

Ahora bien, si todas las fuerzas F tienen la misma dirección, es decir, son paralelas, la resultante es la suma de todas ellas, y su punto de aplicación es único. A este punto de aplicación de la fuerza P lo llamamos centro de gravedad (G) del cuerpo, o baricentro.

CENTRO DE GRAVEDAD (o baricentro): es el punto de aplicación de la fuerza peso de un cuerpo.

Como ya hemos explicado, la fuerza puede trasladarse sobre su dirección sin que altere su efecto, de ello surge la gran importancia de la dirección de la fuerza.

En síntesis, lo vital es la dirección y no su punto de aplicación; por esto decimos:

Centro de gravedad de un cuerpo es el punto por donde pasa la recta de acción (dirección) del peso del cuerpo.

Determinación práctica del centro de gravedad de un cuerpo
Para determinar el centro de gravedad de un cuerpo cualquiera, procedemos así:

1º Suspendemos el cuerpo por un punto A y marcamos sobre él la dirección de la vertical
(plomada) AB (fig. 5-22).

2º Suspendemos ahora el cuerpo por un punto C y marcamos sobre él la dirección vertical (plomada) CD.

3º La intersección de las dos direcciones (AB y CD) nos determina el punto G, que es el centro de gravedad buscado. 

Este procedimiento queda justificado según la definición que hemos dado más arriba.

En la figura 5-23 damos las posiciones de los centros de gravedad (G) en un triángulo,
circunferencia, cilindro, paralelogramo, pirámide y cono.

Tipos de equilibrio de cuerpos suspendidos.

Hemos dicho que el centro de gravedad es el punto por donde pasa la recta de acción de la fuerza peso. Ahora bien: para que el cuerpo suspendido se encuentre en equilibrio, la dirección de la fuerza peso deberá pasar por el punto de suspensión. De tal modo, la reacción del soporte anula la acción del peso, y el sistema permanece en equilibrio.

En el caso de los cuerpos suspendidos, consideraremos: a) Equilibrio estable. b) Equilibrio inestable. c) Equilibrio indiferente.
1) Equilibrio estable. Un cuerpo suspendido está en equilibrio estable cuando el punto de suspensión se encuentra colocado sobre el centro de gravedad de aquél (fig. 5-24).

Recibe este nombre porque, si por acción de una fuerza cualquiera F, sacamos al cuerpo de su posición de equilibrio, éste tiende a recuperarla. 
En efecto, observando la figura, notaremos la existencia de la cupla F 1 y F2 que tiende a hacer volver al cuerpo a su posición primitiva, es decir, hace que el centro de gravedad ocupe la posición más baja posible, y en algunos casos fuera del cuerpo
(fig. 5-25).

2) Equilibrio inestable. Un cuerpo suspendido está en equilibrio inestable cuando el punto de suspensión se halla colocado debajo del centro de gravedad.
La designación de inestable está justificada por el hecho de que si una fuerza cualquiera F (figs. 5-26 y 5-27) saca al cuerpo de su posición de equilibrio, el centro de gravedad pasa a estar en G', debajo del punto de suspensión. También en este caso notamos la
existencia de la cupla F1 F2, cuya acción y posición hacen que el centro de gravedad pase
a ocupar la posición G.

3) Equilibrio indiferente. Decimos que un cuerpo suspendido está en posición de equilibrio
indiferente cuando su punto de suspensión coincide con el centro de gravedad del cuerpo.
En este caso, cualquier posición que adopte el cuerpo le permite estar en equilibrio (figs. 5-28 y 5-29) 9 lo cual es posible porque la cupla actuante F1 F2 es nula.

Recordemos que todo proceso de giro o desplazamiento implica la idea de momento, por lo cual este fenómeno del equilibrio está íntimamente relacionado con el concepto de momento. 

Por ello diremos:
a) Un cuerpo suspendido está en equilibrio estable cuando, provocado un desplazamiento virtual en él, se produce un momento que tiende a hacerlo volver a su posición primitiva.
b) Un cuerpo suspendido está en equilibrio inestable cuando, provocado un desplazamiento virtual, se origina un momento que tiende a aumentar ese desplazamiento. c) Un cuerpo suspendido posee equilibrio indiferente cuando el momento de la fuerza que tiende a hacerlo desplazar es nulo.

ref.: Carlos A. Miguel - FISICA II. Escuelas de Educación Técnica. - 26°ed. Buenos Aires: Librería “El Ateneo” Editorial, 1965