Centro de masa de un cuerpo irregular:
INTRODUCCIÓN
Encontrar el centro de gravedad de un objeto de forma irregular es más complicado que para una regla u otra forma regular. En esta actividad, los estudiantes usan la fuerza de la gravedad para deducir el centro de gravedad de varias formas.
Dado que el peso de un objeto se concentra en su centro de gravedad, la fuerza de la gravedad pasa a través de este punto en una línea vertical hacia la Tierra. Un objeto que cuelga de cualquier punto girará automáticamente de modo que su centro de gravedad se encuentre a lo largo de esta línea vertical desde el punto de colgado.
En esta actividad, se crea una línea de plomada (una cuerda ponderada) para visualizar la atracción gravitatoria vertical hacia la Tierra. Colgar la forma en cualquier punto hará que la forma gire hasta que su centro de gravedad se alinee directamente debajo del punto de colgado.
Trazar una línea a lo largo de la línea de plomada nos permite ver la línea vertical entre el punto de colgado y el centro de la tierra. El problema es que una línea no es suficiente para identificar el centro de gravedad exacto de la forma (podría estar en cualquier lugar a lo largo de esta línea). Es por eso que colgamos la forma en un punto diferente y trazamos otra línea a lo largo de la línea de plomada. La intersección de las dos líneas de plomada es el centro de gravedad del objeto. Cuando los estudiantes cuelgan la forma desde diferentes puntos, ven que la línea de plomada siempre pasa por el mismo punto.
Un objeto caerá una vez que su centro de gravedad caiga fuera de su base de soporte. Para responder a un acertijo sobre si un objeto se derrumbará o no, los estudiantes pueden dibujar una línea de plomada entre el centro de gravedad del objeto y su base. Si la plomada cae fuera de la base del soporte, el objeto se caerá. Esta es la razón por la cual la Torre Inclinada de Pisa no se derrumba: su centro de gravedad aún está por encima de su base cuando se dibuja una línea de plomada. Si se inclinara más, se derrumbaría ya que la línea de plomada caería fuera de la base.
Ha marcado correctamente el centro de gravedad de la forma si:
cuando fija su forma a través de su centro de gravedad, es estable y equilibrado.
puede equilibrar la forma colocando su dedo debajo del centro de gravedad.
OBJETIVOS:
Encuentra el centro de gravedad de un objeto.
MATERIALES:
Por grupo de 4 estudiantes:
4 formas de cartulina, ya sea precortadas o impresas para que los estudiantes las recorten (ver plantillas de tarjetas de formas)
4 pares de tijeras
un alfiler o tachuela
una cuerda de 20 cm
una tiza o un bolígrafo (el color debe contrastar el color de las formas)
un pequeño peso para colgar de la cuerda (por ejemplo, lavadora, borrador, llave)
QUÉ HACER:
Preparación:
Precorte las plantillas o fotocopie las plantillas de forma irregular en cartulina.
Actividad:
Adjunte un pequeño peso al final de su cuerda. Esta es su línea de plomada: sigue la dirección de la atracción gravitatoria.
Si usa tiza, cubra la cuerda con tiza. Si no, omita este paso.
Cuelgue la línea de plomada en el pasador. Perfore el pasador en cualquier lugar a lo largo del borde de la forma, para que su forma sea libre de oscilar / rotar.
Sostenga el pin y espere hasta que la forma y la línea de plomada se hayan asentado. Marque donde la cuerda cruza la forma “moviendo” la cuerda para dejar una marca de tiza, o trace la trayectoria de la cuerda con un bolígrafo si no está usando tiza.
Retire el pin y la línea de la plomada de la forma. Perforarlos a través de otro punto a lo largo del borde de la forma. No debería estar demasiado cerca del último hoyo que hiciste.
Repita los pasos 1 a 6 tres veces más.
Marque el punto donde las líneas se cruzan.
Repita con otra forma.