Centro delle masse: concetto, calcolo e disposizioni principali

Qualsiasi sistema meccanico e qualsiasi corpo ha un punto così notevole come il centro di massa. Ha una persona, un'auto, la Terra, l'Universo, cioè qualsiasi oggetto. Molto spesso questo punto è confuso con il centro di gravità. Nonostante il fatto che spesso coincidano, hanno alcune differenze. Si può dire che il centro di massa di un sistema meccanico è un concetto più completo del suo centro di gravità. Che cos'è e come trovarne la posizione nel sistema o in un singolo oggetto? Questo è esattamente ciò che verrà discusso nel nostro articolo.

Definizione e definizione della formula

Il centro di massa è un certo punto di intersezione di linee rette, in parallelo con cui agiscono le forze esterne, causando movimento in avanti questo oggetto. Questa affermazione è giusta sia per un corpo separato, sia per un gruppo di elementi che hanno una connessione definita l'uno con l'altro. Il centro di massa coincide sempre con il centro di gravità ed è una delle più importanti caratteristiche geometriche della distribuzione di tutte le masse nel sistema in esame. Indichiamo di m _{i la} massa di ciascun punto del sistema (i = 1, ..., n). La posizione di ognuno di essi può essere descritta da tre coordinate: x _i , y _i , z _i . Quindi è ovvio che la massa del corpo (dell'intero sistema) sarà uguale alla somma delle masse delle sue particelle: M = Σ m _i . E il centro di massa (O) può essere determinato attraverso le seguenti relazioni:

- X _o = Σm _i * x _i / M;

-Y _o = Σm _i * y _i / M;

- Z _o = Σm _i * z _i / M.

Perché questo punto è interessante? Uno dei suoi principali vantaggi è che caratterizza il movimento di un oggetto nel suo complesso. Questa proprietà consente l'uso del centro di massa nei casi in cui il corpo ha grandi dimensioni o forma geometrica irregolare.

Cosa dovresti sapere per trovare questo punto

1. Nei casi in cui l'oggetto ha vuoti (cavità), è considerato come un sistema di oggetti solidi e oggetti sotto forma di vuoti. Si ritiene che questi ultimi abbiano una massa negativa.
2. Se la simmetria materiale è caratteristica di un sistema o di un corpo, ciò semplifica enormemente i calcoli per questo punto. In questo caso, il centro di massa coincide con il suo centro o giace sullo stesso piano o asse.
3. Supponiamo che il sistema in questione sia composto da diverse parti. Se i centri delle loro masse si trovano sullo stesso piano o linea retta, anche il centro comune di massa si trova su questo piano o linea retta.

Applicazione pratica

Il concetto considerato è ampiamente usato in vari campi della meccanica. Di solito il centro di massa è usato come centro di gravità. Quest'ultimo è un tale punto, avendo sospeso l'oggetto, per il quale sarà possibile osservare l'immutabilità della sua posizione. Il centro di massa del sistema viene spesso calcolato durante la progettazione di varie parti nell'ingegneria meccanica. Svolge inoltre un ruolo importante nell'assicurare l'equilibrio, che può essere applicato, ad esempio, nella creazione di versioni alternative di mobili, veicoli, costruzioni, magazzini, ecc. Senza la conoscenza dei principi di base con cui viene determinato il centro di gravità, sarebbe difficile organizzare la sicurezza del lavoro con carichi massicci e oggetti dimensionali. Speriamo che il nostro articolo sia stato utile e abbia risposto a tutte le domande su questo argomento.