Centro de masa frente a centro de gravedad
Centro de masa y centro de gravedad son dos términos que a menudo se usan indistintamente, pero en realidad no son lo mismo.
Tomemos un objeto, como, por ejemplo, una bola de boliche de 5 kilogramos. Si deja caer una bola de boliche, caerá al suelo debido a la fuerza de la gravedad. Pero, ¿sabías que la bola caerá al suelo de la misma manera que lo haría una masa puntual de 5 kilogramos si la masa puntual se colocara en el centro mismo de la bola?
La bola de boliche es un objeto uniforme con un centro de masa en el mismo centro de la bola de boliche. El centro de masa es la posición media de la masa en un objeto. Si tiene la misma cantidad de masa a su derecha que a su izquierda y la misma cantidad arriba que abajo y la misma cantidad adelante que tiene detrás, entonces debe estar en el centro de masa.
La bola de boliche también tiene un centro de gravedad , que es el punto donde la gravedad parece actuar. O en otras palabras, es la suma total de todas las fuerzas de gravedad sobre todas las partículas del objeto. No se necesita mucha comprensión de la física para darse cuenta de que, para la bola de boliche, también se encuentra en el centro del objeto. Para la bola de boliche, el centro de masa y el centro de gravedad están prácticamente en el mismo lugar.
Pero NO son lo mismo. Resulta que solo son iguales cuando el campo gravitacional es uniforme en todo el objeto, o al menos lo suficientemente cerca para ser uniforme, por lo que no vale la pena discutirlo. Con objetos pequeños cerca de la superficie de la Tierra, ese es siempre el caso. Pero una vez que comienzas a poner naves espaciales en el espacio, de repente las cosas se ponen raras.
Ejemplos
Veamos un par de ejemplos en los que el centro de masa y el centro de gravedad no son lo mismo. Comenzaremos con un ejemplo súper abstracto.
Un día compras una barra de aluminio realmente grande. Porque no tienes nada mejor que hacer con tu dinero. Este bar es ENORME. Es tan alto como tú, tan profundo y tiene 100 millas de ancho. ¡Te dije que era enorme!
Coloca esta barra en un soporte, de modo que el lado más largo del cuboide esté a 90 grados del radio de la Tierra. En esta situación, el centro de masa y el centro de gravedad del cuboide no es el mismo. Este es el por qué.
Nos gusta pensar en la intensidad del campo gravitacional de la Tierra como una agradable constante de 9,8 m / s / s. Pero eso no es realmente cierto. Ese es el valor promedio en la superficie de la Tierra. Pero a medida que se aleja cada vez más de la Tierra, la gravedad se debilita gradualmente. No mucho al principio, solo un poco. Pero cambia. En el Monte Everest, por ejemplo, la aceleración debida a la gravedad es más como 9,75 m / s / s.
De todos modos, si tienes una barra de metal enorme, el centro de la barra estará más cerca del centro de la Tierra que el exterior de la barra. Recuerde que la Tierra es redonda (o un esferoide achatado para ser exactos). Por lo tanto, los dos bordes estarán más lejos del centro de la tierra y experimentarán una gravedad más débil. El centro de masa de la barra todavía está justo en el centro, pero debido a esta variación en la fuerza del campo gravitacional, el centro de gravedad, el lugar donde la gravedad parece actuar, termina siendo un poco más alto, un poco más lejos del centro. de la tierra.
Un ejemplo más práctico de esto sería la Estación Espacial Internacional. Una vez que comienzas a salir al espacio, estas diferencias en la intensidad del campo gravitacional se vuelven mucho más pronunciadas. Para la NASA o para la ESA (o cualquiera que sea su agencia espacial favorita), la diferencia entre el centro de gravedad y el centro de masa es demasiado importante. Si no lo toma en cuenta, podría hacer que su nave espacial se estrellara contra la Tierra.
Resumen de la lección
Centro de masa y centro de gravedad son dos términos que a menudo se usan indistintamente, pero en realidad no son lo mismo. El centro de masa es la posición media de la masa en un objeto. Luego está el centro de gravedad , que es el punto donde la gravedad parece actuar. Para muchos objetos, estos dos puntos están exactamente en el mismo lugar. Pero solo son iguales cuando el campo gravitacional es uniforme en un objeto. Para objetos más grandes u objetos en órbita, ese no es siempre el caso.
Si tiene una barra de metal enorme que está colocada a 90 grados del radio de la Tierra, el centro de la barra estará más cerca del centro de la Tierra que el exterior de la barra. Debido a la variación en la fuerza del campo gravitacional que esto trae, el centro de gravedad, el lugar donde la gravedad parece actuar, termina siendo un poco más alto, un poco más lejos del centro de la Tierra, que el centro de masa.
La diferencia entre el centro de masa y el centro de gravedad se vuelve realmente importante cuando se colocan objetos y personas en el espacio. Si no lo toma en cuenta, su nave espacial no hará lo que espera en absoluto.
Resultado de aprendizaje
Una vez que haya terminado esta lección, debería poder explicar la diferencia entre el centro de gravedad de un objeto y su centro de masa.
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