Back to the topics list

balanse at sentro ng grabidad

Mga Layunin sa pag-aaral

• Unawain ang kahulugan ng sentro ng grabidad
• Unawain ang mga elemento ng equilibrium at center of gravity

Sentro ng grabidad

Ang sentro ng grabidad ng isang katawan ay tumutukoy sa punto ng aplikasyon ng resultang puwersa bilang resulta ng pagkahumaling sa lupa. Ito ang puntong ito kung saan ang lahat ng bigat ng isang katawan ay lumilitaw na kumikilos. Ang puwersa na nagreresulta ay tinatawag na bigat ng katawan. Upang mahanap ang bigat ng isang bagay, i-multiply ang masa sa gravity.

Ang pag-alam sa sentro ng grabidad ng isang bagay ay mahalaga dahil hinuhulaan nito ang pag-uugali ng isang katawan na gumagalaw kapag ang puwersa ng grabidad ay kumikilos dito. Ang sentro ng grabidad ay mahalaga din sa disenyo ng mga static na istruktura tulad ng mga tulay at gusali.

Sa isang gravitational field na pare-pareho, ang sentro ng grabidad ay katulad ng sentro ng masa . Gayunpaman, dapat mong tandaan na ang dalawang puntong ito ay hindi palaging nagtutugma. Halimbawa, ang sentro ng masa ng buwan ay napakalapit sa geometric na sentro ng buwan. Gayunpaman, ang sentro ng grabidad ng buwan ay bahagyang malayo sa gitna ng buwan patungo sa lupa, bilang resulta ng mas malakas na puwersa ng grabidad sa malapit na bahagi ng buwan.

Kung ang isang bagay ay simetriko sa hugis at gawa sa homogenous na materyal, ang sentro ng grabidad ay tumutugma sa geometric na sentro ng bagay. Gayunpaman, para sa isang bagay na walang simetriko at binubuo ng iba't ibang materyales na may iba't ibang masa, ang sentro ng masa ay malayo sa geometric na sentro ng bagay. Sa hindi regular na hugis o guwang na katawan, ang sentro ng grabidad ay matatagpuan sa isang punto, sa labas ng bagay.

Pagkakaiba sa pagitan ng sentro ng grabidad at sentro ng masa

Karaniwan para sa maraming tao na ipagpalagay na ang sentro ng grabidad at ang sentro ng masa ay pareho. Gayunpaman, ang katotohanan ay magkaiba sila.

Ang sentro ng masa ay tumutukoy sa isang punto kung saan ang distribusyon ng masa ay pantay sa lahat ng direksyon. Ang sentro ng masa ay hindi nakasalalay sa larangan ng grabidad. Ang sentro ng grabidad sa kabilang banda ay ang punto kung saan ang bigat ng isang bagay ay pantay sa lahat ng direksyon, at ito ay nakasalalay sa larangan ng grabidad.

Gayunpaman, ang sentro ng masa at ang sentro ng grabidad ng isang bagay ay maaaring nasa parehong punto kung ang gravitational field ay pare-pareho.

Sino ang nakatuklas ng center of gravity?

Ang sentro ng grabidad ay natuklasan ni Archimedes ng Syracuse.

Ano ang epekto ng sentro ng grabidad sa balanse?

Tinutukoy ng sentro ng grabidad ang katatagan ng mga bagay. Ang mga bagay na may mas mababang sentro ng grabidad ay mas matatag kaysa sa mga bagay na may mas mataas na sentro ng grabidad. Ang mga bagay na may napakataas na sentro ng grabidad ay natatapon kapag itinulak. Ang mga karera ng kotse ay may mababang sentro ng grabidad upang bigyang-daan ang mga ito na makipag-ayos sa mga sulok nang hindi lumiliko.

Paano naman ang center of gravity sa ating katawan?

Sa isang anatomical na posisyon ng ating mga katawan, ang sentro ng grabidad ay matatagpuan sa harap ng 2 ^nd sacral vertebra. Gayunpaman, tandaan na, dahil ang mga tao ay hindi nananatili sa isang anatomical fixed position, ang eksaktong lokasyon ng center of gravity ay nagbabago sa posisyon ng mga limbs, at ang katawan.

Sentro ng grabidad ng mga regular na hugis

Ang isang pare-parehong katawan (isang katawan na may bigat na ibinahagi nang pantay-pantay) ay may sentro ng grabidad na matatagpuan sa geometrical na sentro ng katawan. Halimbawa, ang isang metrong panuntunan na pare-pareho ay may sentro ng grabidad sa 50cm na marka.

Ang sentro ng grabidad ng mga regular na hugis ay maaari ding matukoy ng konstruksyon. Halimbawa;

• Para sa mga bagay na hugis-parihaba at parisukat, ang mga diagonal na linya ay itinayo. Ang sentro ng grabidad ay ang punto kung saan ang dalawang diagonal na ito ay nagsalubong.
• Para sa mga triangular na katawan, gumagawa kami ng mga patayong bisector ng mga gilid. Ang sentro ng grabidad ay ang punto kung saan nagsalubong ang tatlong linya.
• Para sa mga pabilog na katawan, ang mga diameter ay itinayo. Ang sentro ng grabidad ay ang punto kung saan nagsalubong ang mga linyang ito.

Halimbawa

Ang isang pare-parehong tuntunin ng metro ay balanse sa isang marka na 20 cm kapag ang isang 1.2N load ay nakabitin sa zero mark. Kalkulahin ang timbang at masa ng panuntunan ng metro.

Solusyon

Magsimula sa pamamagitan ng pagguhit ng diagram na nagpapakita ng lahat ng pwersang kumikilos dito.

Sa balanse (equilibrium), ang kabuuan ng clockwise moment = kabuuan ng anticlockwise moment

Habang kinakalkula ang mga clockwise na sandali, dapat mong tandaan na ang panuntunan ng metro ay may bigat na kumikilos sa markang 50cm. Ang mga clockwise na sandali ay katumbas ng bigat ng panuntunan ng metro na pinarami ng distansya sa pagitan ng gitna ng panuntunan ng metro at ang punto ng pivot. Samakatuwid, ang mga clockwise na sandali ay katumbas ng timbang * 0.3 metro. Ang mga anticlockwise na sandali ay katumbas ng bigat ng load na pinarami ng distansya sa pagitan ng load at ng pivot. Samakatuwid, ang mga anticlockwise na sandali ay katumbas ng 1.2 Newtons * 0.2 meters.

W * 0.3m = 1.2N * 0.2m

0.3W = 0.24

W = 0.24/0.3 = 0.8N

Samakatuwid, ang bigat ng panuntunan ng metro ay 0.8 Newtons.

Tukuyin ang reaksyon sa pivot:

Kabuuang pataas na puwersa = kabuuang pababang puwersa

R = 1.2 + W

R= 1.2 + 0.8

R= 2 Newton

Estado ng ekwilibriyo

EQUILIBRIUM STATE . Ito ay tumutukoy sa estado ng balanse ng isang katawan. Ang mga estadong ito ay may tatlong magkakaibang uri;

• Matatag na ekwilibriyo . Ang isang katawan ay sinasabing nasa ganitong estado kung ito ay bumalik sa orihinal nitong posisyon pagkatapos ng bahagyang pag-alis. Ang funnel ay hindi bumagsak dahil ang linya ng pagkilos ng bigat ay nahuhulog sa base ng funnel. Ito ay inilapat sa mga modernong bus kung saan ang mga luggage compartment ay inilalagay sa ibabang bahagi upang ibaba ang posisyon ng center of gravity. Nakakatulong ito na mapataas ang katatagan ng bus.
• Hindi matatag na ekwilibriyo . Ang isang katawan ay sinasabing nasa ganitong estado kung, pagkatapos ng isang bahagyang pag-alis, hindi ito bumalik sa orihinal nitong mga posisyon ngunit sumasakop sa isang bagong posisyon. Ang mga bus na nagdadala ng mabibigat na bagahe sa itaas na carrier ay nagtataas ng posisyon ng sentro ng grabidad. Ginagawa nitong hindi matatag ang bus.
• Neutral ekwilibriyo . Ang isang katawan ay sinasabing nasa ganitong estado kung ito ay sumasakop sa isang bagong posisyon na katulad ng orihinal na posisyon kapag bahagyang inilipat.

Mga kondisyon para sa ekwilibriyo

• Ang kabuuan ng clockwise moments tungkol sa anumang punto ay katumbas ng kabuuan ng anticlockwise moments tungkol sa parehong punto.
• Ang kabuuan ng mga puwersa sa katawan sa isang direksyon ay katumbas ng kabuuan ng mga puwersa na kumikilos sa katawan sa kabilang direksyon.

Mga salik na nakakaapekto sa katatagan ng isang katawan

Dalawang salik ang nakakaapekto sa katatagan ng isang katawan. Sila ay;

• Ang base area ng isang katawan. Ang mga katawan na may mas malawak na mga base ay mas matatag. Ang makitid na mga base ay may mas kaunting katatagan.
• Ang posisyon ng sentro ng grabidad. Ang mga katawan ay mas matatag kapag ang sentro ng grabidad ay mas mababa.

Application ng katatagan

• Mga lalagyan na naglalaman ng mga likido tulad ng conical flask ng laboratoryo na may malawak na base upang mapabuti ang katatagan.
• Mga aplikasyon sa sasakyan. Halimbawa, ang mga racing car ay may mas malawak na gulong at mas mababang posisyon ng center of gravity kaysa sa mga ordinaryong kotse.
• Karamihan sa mga bus ay nagdadala ng kanilang mga kargamento sa ibaba ng antas ng pasahero sa halip na sa roof rack upang ibaba ang sentro ng grabidad.
• Aeronautics. Ang mga sasakyang panghimpapawid ay idinisenyo sa paraang ang sentro ng grabidad ay nasa loob ng ibinigay na limitasyon upang maging matatag ang mga ito. Ginagawa nitong madali para sa kanila ang pagmaniobra
• galaw ng katawan. Ang paggalaw ng katawan ay nakasalalay din sa sentro ng grabidad. Sa pamamagitan ng pag-unawa tungkol sa sentro ng grabidad at katatagan, mas nauunawaan natin ang tungkol sa paggalaw ng tao.