Prova a mantenere in equilibrio una lastra piana rettangolare appoggiandola sulla punta di una matita. Ci riesci?
Dopo qualche tentativo ti accorgerai che la cosa è possibile solo scegliendo un particolare punto d’appoggio sulla lastra: questo punto è quello in cui si considera applicata la forza peso del corpo e si chiama centro di gravità o baricentro.
Quando la lastra non si appoggia in questo punto, il baricentro può abbassarsi per azione del peso e l’equilibrio è impossibile. Nei corpi che hanno una forma regolare, per esempio quella di una sfera, di un cubo e via dicendo, il baricentro si trova, per ragioni di simmetria, nel centro geometrico della figura. Altrimenti la sua posizione dipende dalla forma del corpo e dalla disposizione delle singole parti che lo costituiscono.
Possiamo spiegarci facilmente perché stando diritti in piedi con le gambe allargate non possiamo alzare, per esempio, il piede destro senza inclinare il busto a sinistra. Infatti sollevando il piede destro la base d’appoggio si riduce a quelle del piede sinistro e la verticale per il baricentro si trova a passare fuori di questa base.
Per l’equilibrio su un piede solo è necessario inclinare il corpo dalla stessa parte del piede appoggiato. L’equilibrio riesce più facile alzando un braccio.
Tre tipi di Equilibrio: stabile, instabile e indifferente
Non tutte le posizioni di equilibrio di un corpo appoggiato si equivalgono. L’equilibrio infatti può essere stabile, instabile o indifferente. Puoi verificare l’affermazione con un solido di forma conica.
Equilibrio Stabile
Se appoggi il cono sulla base, esso rimane in equilibrio stabile perché, anche se lo sposti di poco, riprende la sua posizione.
Equilibrio Instabile
L’equilibrio invece è instabile quando il cono è appoggiato sul vertice perché, se lo allontani anche di pochissimo da questa posizione, perde l’equilibrio.
Equilibrio Indifferente
L’equilibrio diventa indifferente se lasci il cono sul tavolo lungo una generatrice; anche se lo sposti rimane sempre in equilibrio.
Se usi un cono di celluloide, nel quale la posizione del baricentro è stata evidenziata con un nodo fatto a un filo teso tra il vertice e il centro della base, ti accorgerai che nella posizione di equilibrio stabile il baricentro si trova nella posizione più bassa, in quella più alta nella posizione dell’equilibrio instabile e in una posizione intermedia nell’equilibrio indifferente. In ogni caso la verticale passante per il baricentro deve cadere internamente alla base di appoggio.
Come fa un equilibrista a non cadere
Perché un equilibrista per mantenersi in equilibrio su un filo teso è costretto a muovere continuamente le braccia? Il movimento delle braccia serve a mantenere costantemente il centro di gravità della persona sulla verticale passante per il punto d’appoggio.
L’equilibrio, che è instabile, può diventare stabile se l’equilibrista si serve di un bilanciere ricurvo e sufficientemente pesante da ricondurre il baricentro al disotto del filo. Ma è un inganno alla buona fede degli spettatori che non conoscono le leggi della fisica.