Baricentro ed equilibrio

Baricentro

Il baricentro di un corpo è il punto in cui si può applicare il peso del corpo come una forza concentrata. Infatti il peso di un corpo è dato dalla somma del peso di ogni singola particella che lo compone.

Se un corpo è omogeneo, cioè la sua densità è costante, la posizione del baricentro dipende solo dalla forma dell'oggetto. Per oggetti omogenei e regolari il baricentro è nel centro di simmetria.

Esempio

Una trave di legno è omogenea e regolare, per cui il suo baricentro sarà a metà.

Equilibrio stabile, instabile e neutro

Si definisce equilibrio stabile una configurazione di equilibrio del sistema in cui, a seguito di una piccola perturbazione, il sistema torna nella posizione iniziale.

Si definisce equilibrio instabile una configurazione di equilibrio del sistema in cui, a seguito di una piccola perturbazione, il sistema si allontana dalla posizione iniziale.

Si definisce equilibrio neutro una configurazione di equilibrio del sistema in cui, a seguito di una piccola perturbazione, il sistema continua ad essere in equilibrio nella nuova posizione.

Esempio

Un'asta è incernierata al suo estremo superiore, il baricentro è a metà dell'asta, sotto il vincolo. La forza peso è applicata in basso e punta verso il basso, la reazione vincolare in alto e punta verso l'alto, l'equilibrio è stabile. Se si sposta l'asta, essa tornerà oscillando alla sua posizione iniziale.

La stessa asta è ora incernierata al suo estremo inferiore, il baricentro è più in alto del vincolo. La forza peso è applicata in alto e punta verso il basso, la reazione vincolare in basso e punta verso l'alto, l'equilibrio è instabile. Se si sposta l'asta, essa si allontanerà dalla sua posizione iniziale, andando probabilmente nella configurazione di equilibrio stabile.

La stessa asta, incernierata nel baricentro, è in equilibrio neutro, ergo le forze agiscono nello stesso punto e non generano momenti. Se si sposta l'asta, essa rimarrà in equilibrio nella nuova posizione.

Stabilità di un corpo appoggiato

Un corpo appoggiato è in equilibrio stabile se la verticale passante per il baricentro cade nella base dell'oggetto. Nel momento in cui la perpendicolare passante per il baricentro non ricade nella base l'oggetto cade e raggiunge una nuova configurazione di equilibrio.