Back to the topics list

denge ve ağırlık merkezi

Öğrenme hedefleri

• Ağırlık merkezinin anlamını anlayın
• Denge unsurlarını ve ağırlık merkezini anlamak

Ağırlık merkezi

Bir cismin ağırlık merkezi, dünyanın çekiminin bir sonucu olarak bileşke kuvvetin uygulama noktasını ifade eder. Bu, bir vücudun tüm ağırlığının etki ettiği noktadır. Ortaya çıkan kuvvete cismin ağırlığı denir. Bir cismin ağırlığını bulmak için kütle ile yerçekimi çarpın.

Bir cismin ağırlık merkezini bilmek, yerçekimi kuvveti ona etki ettiğinde hareket halindeki bir cismin davranışını tahmin ettiğinden önemlidir. Ağırlık merkezi, köprüler ve binalar gibi statik yapıların tasarımında da önemlidir.

Düzgün bir yerçekimi alanında, ağırlık merkezi kütle merkezine benzer. Ancak bu iki noktanın her zaman örtüşmediğine dikkat etmelisiniz. Örneğin, ayın kütle merkezi, ayın geometrik merkezine çok yakındır. Bununla birlikte, ayın yakın tarafındaki daha güçlü yerçekimi kuvvetinin bir sonucu olarak, ayın ağırlık merkezi, ayın merkezinden dünyaya doğru biraz uzaktadır.

Bir nesne simetrik bir şekle sahipse ve homojen malzemeden yapılmışsa, ağırlık merkezi nesnenin geometrik merkezi ile çakışır. Ancak asimetrik ve farklı kütlelere sahip farklı malzemelerden oluşan bir cisim için kütle merkezi, cismin geometrik merkezinden uzakta olacaktır. Düzensiz şekilli veya içi boş cisimlerde ağırlık merkezi cismin dışında bir noktada bulunur.

Ağırlık merkezi ile kütle merkezi arasındaki fark

Çoğu insan, ağırlık merkezi ile kütle merkezinin aynı olduğunu varsayar. Ancak gerçek şu ki, onlar farklı.

Kütle merkezi, kütle dağılımının her yöne eşit olduğu bir noktayı ifade eder. Kütle merkezi, ağırlık alanına bağlı değildir. Ağırlık merkezi ise bir cismin ağırlığının her yönde eşit olduğu ve ağırlık alanına bağlı olduğu noktadır.

Bununla birlikte, yerçekimi alanı düzgünse, bir nesnenin kütle merkezi ve ağırlık merkezi aynı noktada olabilir.

Ağırlık merkezinin keşfini kim yaptı?

Ağırlık merkezi Syracuse Arşimetleri tarafından keşfedildi.

Ağırlık merkezinin denge üzerindeki etkisi nedir?

Ağırlık merkezi nesnelerin kararlılığını belirler. Daha düşük ağırlık merkezine sahip nesneler, daha yüksek bir ağırlık merkezine sahip nesnelerden daha kararlıdır. Ağırlık merkezi çok yüksek olan nesneler itildiğinde devrilir. Yarış arabaları, virajlarda devrilmeden geçebilmeleri için düşük ağırlık merkezlerine sahiptir.

Peki ya vücudumuzdaki ağırlık merkezi?

Vücudumuzun anatomik bir pozisyonunda, ağırlık merkezi ^2. sakral omurun önünde yer alır. Bununla birlikte, insanlar anatomik olarak sabit bir pozisyonda kalmadıkları için ağırlık merkezinin tam konumunun uzuvların ve vücudun konumu ile değiştiğini unutmayın.

Düzenli şekillerin ağırlık merkezi

Düzgün bir gövdenin (ağırlığı eşit olarak dağılmış bir gövdenin) ağırlık merkezi, gövdenin geometrik merkezinde yer alır. Örneğin, tek biçimli bir sayaç kuralının ağırlık merkezi 50 cm işaretindedir.

Düzenli şekillerin ağırlık merkezi de yapı tarafından belirlenebilir. Örneğin;

• Dikdörtgen ve kare nesneler için çapraz çizgiler oluşturulur. Ağırlık merkezi bu iki köşegenin kesiştiği noktadır.
• Üçgen gövdeler için, kenarların dikey açıortaylarını oluştururuz. Ağırlık merkezi, üç çizginin kesiştiği noktadır.
• Dairesel gövdeler için çaplar oluşturulur. Ağırlık merkezi bu çizgilerin kesiştiği noktadır.

Örnek

Sıfır işaretinde 1,2 N'lik bir yük asılıyken, 20 cm'lik bir işarette tek tip bir metre kuralı dengelenir. Metre kuralının ağırlığını ve kütlesini hesaplayın.

Çözüm

Üzerine etki eden tüm kuvvetleri gösteren bir diyagram çizerek başlayın.

Dengede (denge), saat yönü momentinin toplamı = saat yönünün tersine momentin toplamı

Saat yönündeki anları hesaplarken metre kuralının ağırlığının 50 cm işaretinde etkili olduğunu unutmamalısınız. Saat yönündeki anlar, metre kuralının ağırlığının metre kuralının merkezi ile pivot noktası arasındaki mesafeyle çarpımına eşittir. Bu nedenle, saat yönündeki anlar ağırlık * 0,3 metreye eşittir. Saat yönünün tersine momentler, yükün ağırlığının yük ile mil arasındaki mesafeyle çarpımına eşittir. Bu nedenle, saat yönünün tersine anlar 1,2 Newton * 0,2 metreye eşittir.

G * 0,3m = 1,2K * 0,2m

0,3W = 0,24

W = 0,24/0,3 = 0,8N

Bu nedenle, metre kuralının ağırlığı 0,8 Newton'dur.

Pivot üzerindeki reaksiyonu belirleyin:

Toplam yukarı kuvvet = toplam aşağı kuvvet

R = 1,2 + W

R= 1.2 + 0.8

R= 2 Newton

denge durumları

DENGE DURUMU Bu, bir vücudun denge durumunu ifade eder. Bu durumlar üç farklı türdendir;

• İstikrarlı denge Bir cismin hafif bir yer değiştirmeden sonra orijinal konumuna dönmesi durumunda bu durumda olduğu söylenir. Huni devrilmez çünkü ağırlığın etki çizgisi huninin tabanına düşer. Bu, ağırlık merkezinin konumunu alçaltmak için bagaj bölmelerinin alt kısma yerleştirildiği modern otobüslerde uygulanmaktadır. Bu, otobüsün dengesini artırmaya yardımcı olur.
• Kararsız denge Bir cismin hafif bir yer değiştirmeden sonra eski konumuna dönmeyip yeni bir konuma gelmesine bu durumda denir. Üst taşıyıcıda ağır bagaj taşıyan otobüsler, ağırlık merkezinin konumunu yükseltiyor. Bu, otobüsü kararsız hale getirir.
• Nötr denge . Bir cismin hafifçe yer değiştirdiğinde orijinal konumuna benzer yeni bir konumu işgal etmesi durumunda bu durumda olduğu söylenir.

denge koşulları

• Herhangi bir noktaya göre saat yönündeki momentlerin toplamı, aynı noktadaki saat yönünün tersine momentlerin toplamına eşittir.
• Cismin bir yönündeki kuvvetlerin toplamı, cisme zıt yönde etki eden kuvvetlerin toplamına eşittir.

Vücudun stabilitesini etkileyen faktörler

Bir cismin stabilitesini iki faktör etkiler. Bunlar;

• Bir cismin taban alanı. Daha geniş tabanlı gövdeler daha stabildir. Dar tabanlar daha az stabiliteye sahiptir.
• Ağırlık merkezinin konumu. Ağırlık merkezi daha aşağıda olduğunda gövdeler daha kararlıdır.

Stabilite uygulaması

• Stabiliteyi artırmak için geniş tabanlı laboratuvarın konik şişesi gibi sıvıları tutan kaplar.
• Otomotiv uygulamaları. Örneğin, yarış arabaları sıradan arabalara göre daha geniş tekerleklere ve daha alçak ağırlık merkezine sahiptir.
• Çoğu otobüs, ağırlık merkezini alçaltmak için yüklerini tavan rafı yerine yolcu seviyesinin altında taşır.
• Havacılık. Uçaklar, ağırlık merkezi onları kararlı kılmak için belirli bir sınır içinde kalacak şekilde tasarlanmıştır. Bu, manevra yapmalarını kolaylaştırır
• Vücut hareketi. Vücut hareketi de ağırlık merkezine bağlıdır. Ağırlık merkezini ve dengeyi anlayarak, insan hareketi hakkında daha fazla şey anlıyoruz.