NO ME SALEN
   (EJERCICIOS RESUELTOS Y APUNTES TEÓRICOS DE FÍSICA)
   Estática

 

¡no me salen!

 
NMS s2.05 - Hallar el centro de gravedad de los cuerpos a y b, los mismos están construidos por cubos iguales y homogéneos y de 10 cm de arista.

Hay decenas de maneras diferentes de resolver cada uno de los problemas planteados. Yo voy a resolver de varias maneras uno sólo de ellos, el de la izquierda, el cuerpo en forma de L.

Convengamos algunas cuestiones previamente. Todos los cuerpos, y estos dos también, son volumétricos, es decir, ocupan un volumen: su masa está distribuida en todo un volumen y su descripción requiere un sistema tridimensional. Sin embargo en muchos casos -éste es uno de ellos- podemos desentendernos del espesor del cuerpo, que es uniforme y tratarlo como bidimensional. Si logramos hallar la posicion del centro de masa en ese espacio bidimensional, bueno, sabremos interpretar que en realidad se halla no en una cara superficial sino en el medio de su espesor.

Para que no nos distraiga demasiado esa cuestión de la tercera dimensión ( el espesor) hice los esquemas con los que acompaño los razonamientos en este ejercicio delgados ... los representé de grosor despreciable.

Llamaré u a la masa de un cubito simple y lo tomaré como unidad de masa (de todos modos se cancela). Y obviaré la unidad de longitud , dm, en aras de ser más sintético.

Vamos al desarrollo: cuando un cuerpo de composición homogénea no tiene forma simétrica como para localizar su centro de masa con criterios geométricos, una posibilidad es fraccionarlo (mentalmente) en porciones tales que cada una de ellas sí posea centro de masa identificable.

   

Por ejemplo: con un corte vertical fraccionemos la L en dos rectángulos. Cada uno de ellos posee su centro de masa en el centro del geométrico (es este ejercicio no hace falta, pero si no tenés referencias suficientes hallás el centro de un rectángulo en donde se cruzan las diagonales). Y cada uno tiene una masa de 8 unidades (8u).

Pongamos un SR cualquiera y busquemos el centro de masa.

La coordenada x del centro de masa es:

xG = ( 8u . 1 + 8u . 4 ) / 16u

xG = 40u / 16u

xG = 2,5

Y la coordenada y:

yG = ( 8u . 2 + 8u . 1 ) / 16u

yG = 24 u / 16u

yG = 1,5

O sea que el centro de masa de la L está ahí donde te dibujé un puntito rojo.

 
También podía haber cortado la L con un corte horizontal, y así obtenía otros dos rectángulos diferentes: uno de 4 unidades de masa y el otro de 12. Mirá:
 

La coordenada x del centro de masa, con este nuevo encuadre sería:

      xG = ( 4u . 1 + 12u . 3 ) / 16u

      xG = 40u / 16u

      xG = 2,5

Y la coordenada y:

      yG = ( 4u . 3 + 12u . 1 ) / 16u

      yG = 24 u / 16u

      yG = 1,5

Son las mismas coordenadas que habíamos hallado antes. Pero todavía voy a hacer un nuevo intento con otro tipo de corte: uno múltiple.

   

Ahora tenemos que hallar el centro de masa de un grupo de cuatro cuerpos, todos de igual masa, de 4 unidades cada uno, distribuidos como lo ves en el esquema.

La coordenada x del centro de masa, con este nuevo encuadre sería:

xG = ( 4u . 1 + 4u . 1 + 4u . 3 + 4u . 5 ) / 16u

xG = 40u / 16u

xG = 2,5

Y la coordenada y:

yG = ( 4u . 1 + 4u . 1 + 4u . 1 + 4 u . 3 ) / 16u

yG = 24 u / 16u

yG = 1,5

O sea: cortemos como cortemos y reunamos como reunamos llegamos -como corresponde- al mismo resultado.

   

Podría seguir haciendo cortes y más cortes... el sentido del esfuerzo que nos tomamos no fue solamente mostrarte que el centro de masa es uno sólo independientemente de cómo lo halles... el sentido fue acercarte al significado último de la idea de centro de masa: la localización ponderada, el promedio ponderado de masa. (Me puse a hablar en chino).

Tenés un método alternativo para la resolución de este ejercicio acá.

   
DESAFIO: Volver a encontrar las posiciones anteriores pero trabajando con un SR tal que la posición (0;0) se halle alejada del cuerpo.  

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