Autores:
Mª Matilde Ariza MontesProfesora de Física y Química
IES “Pedro Espinosa”
Antequera (Málaga).
En Física, la mayoría de los cuerpos se consideran un sistema de partículas o sólidos rígidos a no ser que se definan como cuerpos puntuales. Es por ello, que se debe introducir el concepto de centro de gravedad (C.D.G.) para estudiar las leyes que rigen el equilibrio de los cuerpos.
Siguiendo las leyes de la Dinámica de Newton, se dice que un cuerpo está en equilibrio cuando tanto el sumatorio de las fuerzas externas así como el sumatorio de los momentos externos de las fuerzas aplicados al cuerpo son nulos:
F= 0 M=0
El centro de gravedad es el punto del espacio donde está aplicado el peso de un cuerpo, siendo este punto único, independiente de la posición y de la orientación del cuerpo.
Por tanto, un cuerpo estará en equilibrio si se apoya sobre su centro de gravedad.
En nuestra experiencia, se puede comprobar el centro de gravedad de las distintas figuras que forman parte del Aparato para estudiar las leyes del equilibrio del IES “Pedro Espinosa”, instrumento científico-histórico, ya que al soportarlas sobre una varilla metálica y girarlas, mantienen el equilibrio.
Esto ocurre porque el cuerpo reposa sobre el centro de gravedad de cada una de las figuras.
Nuestro experimento también permite la posibilidad de fabricar un aparato para demostrar el equilibrio. Para ello, se recortan varias superficies de cartón con formas irregulares.
A continuación, se pincha una aguja cercana a dos de los vértices de la figura distanciados entre sí y se deja caer sobre la aguja un hilo colgado de una tuerca para que sirva de plomada. Después, se traza una línea con un lápiz sobre el hilo y, por último, se toma como centro de gravedad la intersección de las dos líneas.
Si se apoya la figura de cartón sobre ese punto encima de un soporte (una aguja o un palillo de madera), se puede comprobar que el cartón no se cae e incluso puede girar sobre el soporte demostrando así que mantiene el equilibrio.
¿Qué se pretende demostrar?
Demostrar las leyes físicas que rigen el equilibrio de los cuerpos.
Calcular el centro de gravedad de diferentes superficies.
Poner en valor el instrumento científico centenario del IES “Pedro Espinosa” para estudiar las leyes del equilibrio.
Construir un aparato para estudiar las leyes del equilibrio.
Dirigido a:
Gran Público
Primaria
Secundaria
Universidad
Materiales necesarios:
Aparato para estudiar las leyes del equilibrio del IES “Pedro Espinosa”.
Aguja o pincho de madera.
Cartulina o cartón homogéneo.
Hilo
Regla
Tuerca
Riesgos:
No existe ningún riesgo, aunque es recomendable para el alumnado de Enseñanza Primaria, utilizar el dedo índice para sujetar la figura y hacerlo girar, evitando así la utilización de la aguja.
Enlaces:
ASOCIACIÓN NACIONAL PARA LA DEFENSA DEL PATRIMONIO DE LOS INSTITUTOS HISTÓRICOS (ANDPIH). Disponible en la página http://asociacioninstitutoshistoricos.org/site/andelpih/index.html. Consultado el 24 de octubre de 2018.
ARIZA MONTES, M. M. “Museo Virtual del Patrimonio del IES “Pedro Espinosa””. Disponible en la página http://museovirtualiespedroespinosa.blogspot.com/. Consultado el 25 de octubre de 2018.
EQUILIBRIO Y CENTRO DE GRAVEDAD. Vídeo de Youtube. Disponible en https://www.youtube.com/watch?v=9b6YK2Nq-fM. Consultado el 15 de octubre de 2018.
GIRES, F. L’Empire de la Physique. ASEISTE: Niort. 2006.
Observaciones:
Este experimento se puede ampliar, tomando distintas variables, como el material empleado, la forma de las figuras… incluso, estudiar la velocidad angular al hacer girar a las figuras.
Este experimento se realizará en alumnado de Bachillerato y Universidad, estudiando a nivel cuantitativo las leyes del equilibrio y utilizando las ecuaciones de la Dinámica de traslación y de rotación a nivel vectorial.
Galería de imágenes:
