De stoel in de onderste opname zal na wat gedraai uiteindelijk in een bepaalde positie tot stilstand komen. Welke positie dat is zal afhangen van de ligging van het zwaartepunt van het stoeltje. Maar waar ligt dat zwaartepunt en hoe vind je dat punt?
Hier volgt een recept:
- Hang het voorwerp op aan een willekeurig punt.
Het zwaartepunt ligt dan ergens op de verticale lijn door het ophangpunt. - Hang het voorwerp op aan een willekeurig ander punt van het voorwerp en trek dezelfde conclusie. Het snijpunt van de twee lijnen is het zwaartepunt.
Figuur 1: Het opsporen van het zwaartepunt.
Vaak is het zwaartepunt moeilijk aan te wijzen, omdat het ergens in het voorwerp ligt, soms zelfs erbuiten.
In de figuur zie je een paar voorbeelden.
Figuur 2: De ligging van het zwaartepunt.
Evenwicht
Als twee krachten zodanig op een voorwerp werken dat het voorwerp niet meer beweegt, zeggen we dat er evenwicht is. In dat geval liggen het zwaartepunt en het steunpunt op eenzelfde verticale lijn. Afhankelijk van de onderlinge ligging van het zwaartepunt en het steunpunt zijn er drie soorten evenwicht:
Figuur 3: Drie soorten evenwicht.
- Het zwaartepunt ligt onder het steunpunt. We spreken dan over een stabiel evenwicht.
Als het voorwerp uit evenwicht wordt gebracht, komt het vanzelf weer terug in de oorspronkelijke stand. - Het zwaartepunt ligt boven het steunpunt. Het evenwicht is dan labiel.
Als het voorwerp nu uit evenwicht wordt gebracht zal het immers verder uit evenwicht geraken. - Het zwaartepunt valt samen met het steunpunt. Het evenwicht noemen we dan indifferent. Het uit evenwicht brengen van het voorwerp heeft dan geen verdere beweging tot gevolg.
Blijkbaar is het zwaartepunt het punt waar omheen de massa zodanig verdeeld is dat de zwaartekrachten op al die massa’s elkaars draaiende werking opheffen. Daarom tekenen we de zwaartekracht als een pijl vanuit het zwaartepunt omlaag: alsof alle massa van het voorwerp in het zwaartepunt zit.
Combinatie van voorwerpen
Waar ligt het zwaartepunt van een combinatie van twee voorwerpen? Ofwel, waar moet je de combinatie in de volgende figuur ondersteunen om evenwicht te krijgen?
Figuur 4: Zwaartepunt bij een combinatie van twee voorwerpen.
Dat punt zal ergens liggen op de verbindingslijn van de twee zwaartepunten van de afzonderlijke voorwerpen, voor je gevoel dichter bij de grote massa dan bij de kleine massa. Waar dit punt precies ligt kun je ontdekken in de proef: De sinaasappel en mandarijn in evenwicht.
Wil je nu al weten waar het zwaartepunt ligt, klik dan hier
Als je eenmaal weet hoe je het gezamenlijke zwaartepunt vindt van twee voorwerpen dan kan dat ook voor meer dan twee voorwerpen. Probeer het maar.
Voorbeeld met het gezamenlijk zwaartepunt van drie voorwerpen
Wil je nog iets meer uitdaging? Ga dan naar het artikel Stapelen totdat hij 'zweeft'
