¿Cómo puede estar el centro de gravedad fuera del cuerpo?

El centro de gravedad es simplemente un punto sobre el cual actúa el peso del cuerpo. Ahora, dependiendo de la forma del cuerpo, ya sea hueco o sólido, puede estar afuera o adentro. Recuerde que el peso es una fuerza que es un vector.

Para ayudarte a entender mejor, imagina un anillo. Ahora gírelo a lo largo de un eje que es perpendicular a su propio eje. Trazará una esfera hueca. Conmigo ?

Leer más Ahora imagine un plano horizontal que corta esta esfera hueca. Su peso actúa radialmente hacia abajo desde el centro. Derecho ?

¡Recuerde que el peso es un vector! Entonces, desplacemos el vector hacia arriba para que su flecha apunte al centro.

Ahora, si giramos esta configuración, todas estas flechas pasarán por un punto común.

Y es este punto de intersección a través del cual pasa el vector de peso, que llamamos centro de gravedad. Esto puede estar afuera o adentro.

En primer lugar, el Centro de gravedad [así como el centro de masa] es una ubicación calculada matemáticamente en lugar de un punto real. Por lo tanto, no hay necesidad de sorprenderse si no hay nada en realidad en ese momento.
Ahora, si desea visualizar, observe que el centro de gravedad se define como el punto donde actúa la fuerza gravitacional efectiva. Por lo tanto, es un punto en el que puede equilibrar el cuerpo simplemente aplicando fuerza (sin par adicional para el equilibrio).
En el caso de un círculo, significa que tenemos que aplicar fuerza sobre el círculo en su centro. Pero aquí viene su confusión de que, de hecho, no hay nada en lo que podamos aplicar la fuerza. De hecho, esto es cierto que no es posible equilibrar el círculo sin radios o algo así. Pero todavía hay un punto dentro del cuerpo [aquí círculo] donde puedes aplicar fuerza para equilibrarlo en una orientación horizontal, por lo tanto debes aceptar que el centro de gravedad no está dentro del cuerpo en esta situación.

¿Dónde más podría estar el centro de gravedad de un anillo, sino en el centro hueco?

Sin embargo, toda la masa no está concentrada allí: simplemente, la ‘fuerza’ de la gravedad actúa como si estuviera concentrada allí, para algunos cálculos (aquellos que tratan al cuerpo como perfectamente rígido).

El centro de gravedad de un cuerpo es un punto (no necesariamente dentro del cuerpo) alrededor del cual los pares debido a las fuerzas gravitacionales en todas las partículas sumarían cero. Lleva un anillo delgado y uniforme. Considere su centro geométrico y calcule los pares debido a las fuerzas gravitacionales en todas las partículas. Para hacer esto, tome dos partículas diagonalmente opuestas entre sí. Imaginamos el anillo de radio R en posición horizontal. También consideramos todas las partículas de igual masa m. Tomamos el sistema de coordenadas cartesianas de modo que el anillo esté en el plano XY. Tomamos i, j y k como vectores unitarios a lo largo de los ejes X, Y y Z respectivamente. Ahora tome una partícula en R i. La fuerza gravitacional sobre él es -mg k y el torque wrt en el centro del anillo (donde hemos originado el sistema de coordenadas), será T1 = R iX (- mg k) = mgR j. Para la partícula diagonalmente opuesta T2 = – R iX mg (-k) = mgR (- j). Por lo tanto, T1 + T2 = 0. Así es como podemos tomar pares en todas las partículas y podemos mostrar que su suma vectorial es cero. Esto confirma el hecho de que el CG de un anillo UNIFORME se encuentra en su centro geométrico que está fuera del cuerpo del anillo.

Párate derecho, tu centro de masa (y gravedad) está dentro de tu cuerpo. Inclínate y toca tus dedos, está fuera de tu cuerpo.

¿Qué es un “cuerpo”?

Caso más simple: una esfera sólida. El centro de masa está en el centro de la esfera. El cuerpo está definido por el radio de la esfera.

Caso ligeramente más complejo: dos esferas sólidas conectadas por una varilla rígida recta muy ligera. ¿Qué es el cuerpo? ¿Dónde está el centro de masa? Dobla la barra. ¿Lo que sea que imaginaste que el cuerpo cambiaba en tu mente? ¿El centro de masa yace fuera de este cuerpo ahora?

Caso más complejo: muchas esferas, todas se mueven bajo fuerzas mutuas de gravedad. ¿Qué es el cuerpo? ¿Dónde está el centro de gravedad?

En varilla en forma de L hay en com fuera del cuerpo
El com de ambas barras está en el punto medio
El com de todo el sistema es el punto medio de una línea que une estos dos puntos.

Un objeto en forma de U ciertamente tiene su centro de gravedad fuera de su cuerpo, un toroide también, es solo tener un contrapeso para equilibrar la masa sin una conexión recta.

En un anillo, el centro de gravedad es el centro.