¿Una esfera sólida estará en equilibrio estable si su centro de gravedad se encuentra arriba, abajo o en un centro geométrico? ¿Por qué?

I) Generalmente, la condición de equilibrio se prueba introduciendo una pequeña perturbación en el estado actual del sistema.

II) Cuando el centro geométrico y el centro de masa no coinciden, la perturbación producirá una pareja desequilibrada. La razón es que la reacción normal siempre pasará por el centro de la esfera.

III) Después de perturbar la esfera, si el centro de gravedad está por encima del centro geométrico de la esfera, se perturbará el equilibrio y el cuerpo no podrá resistir la rotación (debido a la ausencia de la pareja reactiva). Este es un equilibrio inestable .

IV) Si el centro de gravedad y el centro geométrico coinciden, la pareja inducida será cero, ya que las fuerzas son colineales, iguales y opuestas. ( Equilibrio neutral )

V) Si el centro de gravedad se encuentra debajo del centro geométrico, la pareja restauradora lo devolverá a la posición original ( equilibrio estable )

Si la esfera sólida tiene una distribución de masa homogénea, entonces su centro de masa y centro de gravedad coincidirán en el centro geométrico. Si ahora la esfera se mantiene en la superficie horizontal (nivelada), dos fuerzas actúan sobre ella. (1) Es peso mg hacia abajo y (2) reacción normal N hacia arriba. Ambas fuerzas son opuestas y colineales y están pasando por el centro geométrico. Por lo tanto, la fuerza resultante y el par resultante son cero y la esfera permanece en equilibrio. La misma condición se cumple si el centro de gravedad se encuentra por encima o por debajo del centro geométrico.

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