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Centro de Gravedad.

Aunque en realidad el peso se distribuye en todo el volumen de un cuerpo, para fines de calculo, estimaciones y estudio se lo considera como una fuerza aplicada sobre un punto determinado (Figura A) del cuerpo (de no hacerlo así habría que hacer cálculos punto por punto lo que resultaría complicado, tedioso y casi imposible), este punto es conocido como Centro de Gravedad.

Figura A: Centro de Gravedad

Sobre este punto se considera que actúan todas las fuerzas que tienen relación con dicho cuerpo (tracción, resistencia, peso, etc) en el se interceptan todos los ejes de rotación y es además es un punto de equilibrio, vale decir; que si el cuerpo se colgara de dicho punto permanecería en equilibrio.

Su posición se determina componiendo y rotando los diversos pesos que forman parte del cuerpo antedicho, por lo que se deduce fácilmente que según varíen los pesos variará su posición.

La posición del centro de gravedad es determinante para la estabilidad del cuerpo e intentaremos explicar porqué.

Veamos que pasa con dos cuerpos de igual material e igual ancho pero con distinta altura (lo que eleva su centro de gravedad) al inclinarse los dos de igual forma (Figura B).

Figura B: Estabilidad

En el mas bajo, la recta de acción del peso (recta que contiene la fuerza peso) se mantiene dentro de la base del cuerpo, recuperará su posición original; mientras que en el mas alto dicha recta cae fuera de la base lo que provocará la caída del cuerpo. Si por algún medio se lograse bajar el Centro de Gravedad (agregando peso en su parte inferior) y llevarlo a la altura del mas bajo, los dos tendrán el mismo comportamiento, independientemente de la altura.

Esto es lo que sucede cuando se carga el portaequipaje en el techo de un automóvil; y es por eso que se aconseja no abusar del mismo ya que implica una gran perdida en la estabilidad del vehículo, mas el riesgo de desprendimiento de la carga.

Para ver que pasa en una aeronave analizaremos un caso simple como el de un columpio (sube y baja).Pero antes debemos aclarar que es lo que se llama “momento”; el “momento” de una fuerza respecto a un punto se obtiene multiplicando dicha fuerza por la distancia entre el punto de aplicación de la fuerza y el punto de referencia (Figura C), una de las unidades en que suele medirse es el Kgm (kilogrametro).

Figura C: Momento a un punto.

El eje del columpio pasa por el Centro de Gravedad encontrándose en equilibrio, si se aplican dos fuerzas iguales, una a cada lado del eje a igual distancia, el equilibrio se mantendrá no porque las fuerzas son iguales sino porque los momentos ( m ) a ambos lados del eje lo son. Si se aumentara una fuerza el equilibrio se rompería; para compensar será necesario aumentar la otra fuerza o bien variar la distancia de aplicación (reducir la distancia de la fuerza mayor) hasta igualar nuevamente los momentos a ambos lados del eje (Figura D). En este caso se desplazó el eje de rotación, recordemos que el eje pasa por el centro de gravedad, en consecuencia se observa el desplazamiento del mismo.

Figura D: condición de equilibrio, momentos iguales.

Bajo este concepto se realizan la mayoria de los cálculos en mecánica, por Ej. Aplicado a una palanca, conociendo los brazos y una fuerza se podrá calcular la otra.

Esto es aplicable a las aeronaves, donde el avión es el columpio y el eje es el eje sobre el cual el avión cabecea, si se carga demasiado la cola el momento hará levantar la nariz, si se exceden los limites podría llegar a ser imposible bajarla y viceversa si se carga demasiado la nariz.

El fabricante prevé en el diseño un rango de desplazamiento del Centro de Gravedad, debiendo el piloto cuidar que el mismo no se exceda.

 

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