Centro de gravidade

Porquê fazer coisas altas tombar?

Pensar no centro de gravidade ajuda-nos a responder a perguntas como esta. Levante-se direito, depois tente inclinar-se para um lado. Muito rapidamente chegará a um ponto em que todo o seu corpo se sente como se estivesse prestes a tombar. Na realidade, não se mexe, mas vira em torno dos tornozelos. A sua cabeça move-se mais depressa do que os joelhos. Na verdade, todo o seu corpo gira em torno dos tornozelos como uma roda. Podes pensar que a gravidade é algo que puxa as coisas para baixo, mas aqui está a fazer-te girar em círculo! Quanto mais alto estiveres, mais vais virar porque todo o teu corpo está a actuar como uma alavanca, ajudando a força da gravidade a virar-te ao contrário.

Para ver como isso funciona, tenta abrir uma porta empurrando o manípulo com um dedo. Fácil, não é? Quando uma força empurra algo que pode ser um freelipivot (como uma porta nas suas dobradiças), essa coisa vai girar em vez de se mover. Agora tente abrir a mesma porta, empurrando com um dedo perto da dobradiça. Desta vez, é muito mais difícil. Quanto mais curta for a distância entre a força e o ponto pivot, mais difícil será para a força fazer algo girar. As portas mais largas são mais fáceis de abrir do que as mais largas porque a porta inteira actua como uma alavanca, multiplicando a força que se usa quando se empurra a maçaneta. Exactamente da mesma forma, é muito mais fácil fazer algo alto tombar do que fazer cair algo que está perto do chão.

Artwork: Como encontrar o centro de gravidade de um objecto: 1) Pendurar o objecto a partir de um ponto na sua borda e este irá rodar até o seu centro de gravidade estar directamente sob esse ponto. Pendurar uma ameixa (um peso sobre um cordel) a partir do mesmo ponto. Desenhe uma linha paralela ao cordel (amarelo). 2) Agora escolha um ponto diferente na borda e repita o processo. Desenhar outra linha paralela ao cordel (verde). 3) O centro de gravidade do objecto é o ponto onde as duas linhas se encontram.

Por que é que a gravidade faz o seu corpo tombar?

Imagine que o seu corpo não é uma massa única e sólida, mas um enorme saco de batatas em pé. A gravidade puxa o saco inteiro, mas o italso actua sobre cada batata separadamente, puxando cada uma para baixo. Quando se inclina para um lado, as “batatas” na parte superior do corpo como uma alavanca, fazendo com que a sua parte superior se vire e caia sobre si. Quanto mais se inclina, maior é o efeito de alavanca no topo do seu corpo – e maior a probabilidade de tombar.

Há outra forma de pensar sobre o seu peso. Sim, o seu corpo é um pouco como um saco de batatas. Mas também é um pouco como uma batata gigante, pesando tanto como você e concentrada num ponto infinitamente pequeno, algures no seu meio, onde está o seu estômago. Este é o seu próprio centro de gravidade pessoal. Desde que o seu centro de gravidade esteja mais ou menos acima dos seus pés, o seu corpo estará sempre bebido e você não cairá. Mas comece a inclinar-se para o lado, e tudo muda. A sua cabeça é uma das partes mais pesadas da sua esfera – como uma batata gigante empoleirada mesmo em cima. Se se inclinar para a esquerda, o seu centro de gravidade já não está directamente acima do ponto médio dos seus pés. Quanto mais se inclina, mais torque (força de viragem) isto cria e maior a probabilidade de tombar. A gravidade faz todo o seu corpo rodar em torno dos tornozelos como um dedo a empurrar num puxador de porta.

Artwork: Desde que o seu centro de gravidade (estrela amarela) se mantenha aproximadamente acima do ponto médio entre os seus pés, mantém-se direito mesmo durante movimentos complexos como caminhar e dançar. Mas se se mover demasiado a parte superior do corpo numa direcção, cria-se uma força giratória (verde) que tenderá a fazê-lo rodar. Para se manter na posição vertical, precisará de mover outra parte do seu corpo e criar uma força de equilíbrio (seta amarela) para cancelar a força de rotação original.

Qual é a melhor forma de equilíbrio?

Quanto mais baixo estiver o seu centro de gravidade, mais fácil é manter o equilíbrio.Se estiver sentado numa cadeira, pode inclinar-se mais do que se estiver a descansar para cima. Com o seu centro de gravidade baixo, pode inclinar-se mais para um lado ou para o outro sem criar força de viragem suficiente para o virar para cima. É por isso que os carros de corrida (e veículos militares como Humvees)são concebidos com centros de gravidade muito baixos: quanto mais baixos forem para o chão, menor é o risco de tombar, não importa a velocidade a que vão.

br>Foto: 1: O Humvee do exército dos EUA (Veículo de Rodas Multiusos de Alta Mobilidade ou HMMWV)tem um centro de gravidade baixo, pelo que pode virar a alta velocidade, em terreno difícil, com muito menos risco de tombar.2Mesmo assim, os soldados são treinados para fugir de um Hummer basculante usando este simulador de propulsão hidráulica chamado HEAT (HMMWV Egress Assistance Trainer), que roda uma maquete do compartimento de passageiros do Hummer para que os soldados possam praticar a fuga numa variedade de condições desafiantes, incluindo debaixo de água.Foto Hummer pelo Sgt. Alex Snyder, foto HEAT pelo Sgt. Travis Zielinski, ambos cortesia do Exército dos EUA.

P>Percitantes de Corda Estreita usam um truque ligeiramente diferente para dominar o seu centro de gravidade. Se alguma vez observou um andarilho de corda bamba, terá passado despercebido que eles nunca simplesmente atravessam a corda. Alguns esticam as suas armas ou carregam um pau comprido ou um guarda-chuva. Outros agacham-se e orbitam os seus joelhos. Outros, ainda, andam de bicicleta com pesos bem abaixo deles. Estas ajudas de equilíbrio ajudam a dar aos equilibristas mais controlo sobre o seu centro de gravidade. Se conseguirem manter sempre o seu centro de gravidade directamente por cima da corda, nunca cairão. Se começarem a mover-se para um lado, uma força de viragem começará a derrubá-los nessa direcção. Assim, têm de mover rapidamente parte do seu corpo para o outro lado para fazer uma força de viragem na direcção oposta e restaurar o seu equilíbrio.

P>Photo: É fácil cair de uma bicicleta normal, onde o seu peso se equilibra numa roda muito fina e mesmo ligeiros movimentos de um lado para o outro podem mandá-lo tombar. É quase impossível cair de uma bicicleta em declive (uma como esta, onde se recosta), porque o seu centro de gravidade está quase ao nível do chão.Foto de Charles M. Bailey cortesia do Exército dos EUA.

Inércia (a tendência dos objectos ainda têm de ficar parados e os objectos em movimento para se manterem em movimento) também ajuda. Um andador de corda bamba pesa bastante. Isso significa que eles têm uma certa inércia e leva bastante tempo para o seu corpo se mover para um lado ou para o outro. Se eles se sentirem a mexer, têm tempo suficiente para mover outra parte do seu corpo (ou pau ou guarda-chuva que estão a carregar) para o outro lado. Isso produz uma força de inclinação na direcção oposta que mantém o desequilíbrio. Olhando para um andarilho de corda bamba que está momentaneamente estacionário, pode-se pensar que não há forças a actuar – mas estaria errado. A gravitação no braço esquerdo de um andarilho tentará fazê-lo inclinar para a esquerda, enquanto o peso do seu braço direito o fará inclinar para a direita. O caminhante permanece perfeitamente direito, perfeitamente imóvel quando todas as forças de viragem diferentes são exactamente equilibradas e cancelam uma outra fora.

Como ajuda saber sobre o centro de gravidade?

Foto: Os ursos por vezes andam sobre as pernas traseiras, mas é mais rápido, mais fácil e mais seguro andar sobre todos os quatro – porque têm um centro de gravidade mais baixo e não podem tombar.Foto de Erich Regehr cortesia de US Fish & Wildlife Service.

Se for céptico, pode pensar que a ciência está cheia de pedaços inúteis de informação que nunca precisa realmente de saber, mas o centro de gravidade não é um deles. No Inverno passado, a faixa onde vivo congelou completamente e virou-se para um lençol de gelo. Qual é a melhor maneira de andar por uma rua congelada? Assumindo que não tem botas de montanhismo, a forma mais segura de o fazer é descer de quatro em quatro e rastejar, como um urso polar, de mãos e joelhos. Pode molhar-se ou sujar-se, mas não cairá e partirá o pescoço. Se fizer o seu centro de gravidade muito baixo, é impossível cair.

P>Photo: Centro de gravidade baixo: a técnica de salto alto chamada Fosbury Flop, aqui mostrada, funciona mantendo o seu centro de gravidade tão baixo que vai por baixo da barra. Foto de Matthew L. Romano cortesia da Marinha dos EUA.

Pensar no centro de gravidade é também a chave para praticar muitos desportos de forma eficaz. Tudo o que envolve o equilíbrio – desde a patinagem artística até ao surfe – envolve pensar onde está o seu peso e como movê-lo rapidamente sem usar demasiada energia ou perder o controlo. Já reparou como é que os tenistas plantam os seus pés afastados? E como é que os saltadores de altura fazem coisas estranhas, enrolando os seus corpos para cima e à volta do poste? Todo esse tipo de coisas é baseado na compreensão do centro de gravidade – e colocá-lo em uso prático!