Centro de masa definicion fisica
Centro de masa
Skip to main contentEl conocimiento a tu alcanceShop Now¿Puedes encontrar el centro de una figura? Podrás hacerlo -incluso para la creación oblonga más extraña- con esta sencilla actividad científica. Sin compromiso (vale, ¡quizá uno!). Crédito: George RetseckPublicidad
Con un poco de tiempo, probablemente puedas encontrar el centro de formas sencillas como círculos y cuadrados con bastante facilidad. Pero, ¿cómo encontrar el "centro" de una forma irregular, como el dibujo de un perro o un gato? Este proyecto te mostrará cómo hacerlo utilizando sólo cuerda y clips.
¿Cómo se define el centro exacto de un objeto? Una forma de hacerlo es encontrar el centro de masa del objeto. El centro de masa es el punto alrededor del cual se equilibra un objeto si lo apoyas en la punta de un dedo. O si cuelgas un objeto, por ejemplo un marco de fotos de un clavo, el centro de masa colgará directamente debajo del clavo.
Para objetos simétricos, encontrar el centro de masa es relativamente fácil. Por ejemplo, para un marco rectangular, sabes que el centro de masa está en el centro del rectángulo y puedes encontrarlo con una regla. Cuando cuelgues el marco, asegúrate de que está centrado en el clavo, de lo contrario se inclinará hacia un lado y quedará descentrado. Lo mismo ocurre con otros objetos simétricos, como una pelota de baloncesto esférica; sabes que el centro de masa está en el centro de la esfera.
¿Qué es el centro de masa en física?
¿Qué es el centro de masa? El centro de masa es una posición definida en relación con un objeto o un sistema de objetos. Es la posición media de todas las partes del sistema, ponderadas en función de sus masas. Para objetos rígidos simples con densidad uniforme, el centro de masa se sitúa en el centroide.
¿Cómo se encuentra el centro físico de masa?
Si cuelgas una forma de un solo punto, sabes que el centro de masa siempre descansará directamente debajo de ese punto. Por lo tanto, si cuelgas una figura de dos puntos diferentes (de uno en uno) y trazas una línea recta hacia abajo desde cada punto, el centro de masa estará donde se crucen esas líneas.
Calculadora del centro de masa
El centro de masa (CM) de un objeto es un punto que es el lugar medio o promedio de su masa, como si toda la masa del objeto estuviera concentrada en ese punto. Una esfera uniforme tiene su centro de masa en su centro geométrico. El CM se denomina a veces baricentro.
Nota: Algunos libros de texto confunden el centro de masa con el centro de gravedad (CG), que está relacionado con el efecto de la gravedad sobre un objeto, mientras que el centro de masa se refiere a la distribución de la masa. Aunque el CG suele estar en el mismo lugar que el CM, son conceptos completamente diferentes.
El centro de masa (CM) de un objeto es la media ponderada de la distribución de masas del cuerpo. En el caso de una esfera con el material uniformemente distribuido, el CM es el centro geométrico del objeto.
Aunque objetos como la Tierra no son esferas exactas y no tienen su masa uniformemente distribuida, las variaciones son lo suficientemente pequeñas como para despreciarlas, de modo que se puede considerar que el CM está en el centro geométrico.
La Ecuación de Gravitación Universal considera que la masa total de una esfera está concentrada en su CM. Esta suposición simplifica el cálculo de la fuerza entre dos objetos, evitando la compleja integración del Cálculo sobre todas las partículas de los objetos.
Momento del centro de masa
Creía que entendía este concepto, pero cuanto más aprendo sobre temas avanzados como el par, el momento o el trabajo, más me doy cuenta de que lo he malinterpretado. Mi línea de pensamiento teórica original era que el COM era ese punto en el objeto o en algún lugar fuera de él donde se distribuía la misma cantidad de masa que lo rodeaba por todos los lados del espacio. Pensaba que como había la misma masa en todos los lados alrededor del punto COM, esta era la razón por la que había movimiento transnacional en lugar de torsión (ya que hay partes iguales para suministrar inercia a su alrededor, de modo que si se vence la inercia todo el objeto se mueve al unísono) o que esta era la razón por la que cuando se equilibra el objeto sobre el COM no cae bajo la influencia de la gravedad. Ahora, después de mucha investigación me he dado cuenta de que esto no es así. De hecho, he visto un ejemplo en el que cortar un objeto a lo largo de la COM no tiene por qué dividirlo en partes iguales.
Una vez dicho esto, me pregunto qué es exactamente la COM. ¿Cómo es que se considera que toda la masa del objeto está concentrada en ese único punto? Es decir, el COM (si tratas de localizarlo físicamente en un objeto) sigue siendo un átomo/átomos de cierta masa y posición, por lo que toda la masa no está realmente concentrada en él, ¿verdad? ¿Por qué se considera que el COM es un punto especial en el que al aplicar una fuerza se produce un movimiento de traslación en lugar de un par? ¿Tiene algo que ver con la distribución de la fuerza a través del resto del cuerpo de un objeto? ¿Es el COM ese punto en el que si se aplica una fuerza, ésta se distribuye por igual al resto de los átomos del cuerpo del objeto, sin importar lo lejos que estén esos átomos del COM? A la inversa, ¿aplicar fuerza en cualquier otro punto del objeto además del COM significa que esa fuerza no se distribuye por igual al resto del cuerpo, lo que entonces produce torsión en lugar de movimiento transnacional?
Diferencia centro de masa y centro de gravedad
En física, el centro de masa de una distribución de masa en el espacio (a veces denominado punto de equilibrio) es el único punto en el que la posición relativa ponderada de la masa distribuida suma cero. Es el punto al que se puede aplicar una fuerza para provocar una aceleración lineal sin aceleración angular. Los cálculos en mecánica suelen simplificarse cuando se formulan con respecto al centro de masa. Se trata de un punto hipotético en el que se puede suponer que se concentra toda la masa de un objeto para visualizar su movimiento. En otras palabras, el centro de masa es el equivalente en partículas de un objeto dado para la aplicación de las leyes del movimiento de Newton.
En el caso de un solo cuerpo rígido, el centro de masa está fijo en relación con el cuerpo, y si éste tiene densidad uniforme, estará situado en el centroide. El centro de masa puede estar situado fuera del cuerpo físico, como ocurre a veces con los objetos huecos o de forma abierta, como una herradura. En el caso de una distribución de cuerpos separados, como los planetas del Sistema Solar, el centro de masa puede no corresponder a la posición de ningún miembro individual del sistema.