Centro de gravedad y equilibrio
Un bateador espera el lanzamiento con las rodillas dobladas y los pies bien separados. Una persona cruza un charco y se tambalea sobre una sola pierna. ¿Por qué unas posturas son firmes y otras no? Todo depende de un punto invisible del cuerpo: el centro de gravedad.
Peso y centro de gravedad
La Tierra atrae cada parte de tu cuerpo hacia abajo. Esa atracción total se llama peso y se calcula con $P = m \cdot g$, donde $m$ es la masa en $\mathrm{kg}$ y $g \approx 9{,}8\ \mathrm{m/s^2}$. El peso se mide en newton (N).
Si Santiago tiene una masa de $50\ \mathrm{kg}$, su peso es $P = 50 \cdot 9{,}8 = 490\ \mathrm{N}$.
Aunque el peso esté repartido por todo el cuerpo, podemos imaginar que actúa en un solo punto, como si allí estuviera concentrado todo el peso.
Una regla uniforme se equilibra sobre tu dedo justo en su mitad: ahí está su centro de gravedad. En una persona de pie, con los brazos a los lados, está aproximadamente en la zona de la pelvis, un poco por debajo del ombligo.
Define con tus palabras qué es el centro de gravedad de un cuerpo. Luego indica, de forma aproximada, en qué zona del cuerpo humano de pie y con los brazos a los lados…
Define con tus palabras qué es el centro de gravedad de un cuerpo. Luego indica, de forma aproximada, en qué zona del cuerpo humano de pie y con los brazos a los lados se ubica.
Base de apoyo y línea vertical
La base de apoyo es la superficie que queda encerrada entre los puntos donde el cuerpo toca el suelo. De pie con los pies separados, no es solo la huella de los zapatos: incluye también el espacio entre ellos.
Desde el centro de gravedad imaginamos una línea que baja recta hacia el suelo: la línea vertical (la dirección del peso).
¿Por qué? Si la línea cae dentro, el suelo sostiene el peso por debajo del centro de gravedad. Si cae fuera, el peso hace girar el cuerpo hacia ese lado y ya nada lo frena.
Ahora aplícalo: ¿por qué es más difícil empujar a Mariangel cuando está con los pies separados al ancho de los hombros? Porque su base de apoyo es más ancha, y el empujón tiene que mover el centro de gravedad mucho más lejos para que la línea vertical se salga de ella.
Observa estos objetos: una regla apoyada sobre su lado largo, una regla parada sobre su lado corto y una pirámide de base ancha. Ordénalos del más estable al menos…
Observa estos objetos: una regla apoyada sobre su lado largo, una regla parada sobre su lado corto y una pirámide de base ancha. Ordénalos del más estable al menos estable y explica en una frase en qué te fijaste.
Mariangel está de pie con los pies juntos y luego con los pies separados al ancho de los hombros. Explica en cuál de las dos posiciones es más difícil que pierda el…
Mariangel está de pie con los pies juntos y luego con los pies separados al ancho de los hombros. Explica en cuál de las dos posiciones es más difícil que pierda el equilibrio al recibir un empujón lateral. Usa los conceptos de base de apoyo y de la línea vertical que baja desde el centro de gravedad.
Tipos de equilibrio y estabilidad
Según lo que pasa al apartar un poco el cuerpo de su posición, hay tres tipos de equilibrio:
| Tipo | Qué pasa si lo desplazas un poco | Ejemplo |
|---|---|---|
| Estable | Vuelve a su posición | Un cono apoyado sobre su base; una hamaca colgada |
| Inestable | Se aleja y cae | Un cono apoyado en su punta; un lápiz parado |
| Indiferente | Se queda en la nueva posición | Una pelota sobre una mesa; una rueda |
En el equilibrio estable, al inclinar el cuerpo su centro de gravedad sube, y el peso lo hace regresar. En el inestable, al inclinarlo el centro de gravedad baja, y el cuerpo sigue cayendo. En el indiferente, el centro de gravedad no cambia de altura.
La estabilidad es qué tan difícil es hacer perder el equilibrio a un cuerpo. Aumenta cuando:
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el centro de gravedad está bajo;
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la base de apoyo es ancha.
Por eso una pirámide de base ancha es muy estable y una torre alta y delgada no.
Escribe verdadero o falso y corrige las falsas: a) Un cuerpo está en equilibrio estable cuando su centro de gravedad queda lo más bajo posible. b) Cuanto más pequeña es…
Escribe verdadero o falso y corrige las falsas: a) Un cuerpo está en equilibrio estable cuando su centro de gravedad queda lo más bajo posible. b) Cuanto más pequeña es la base de apoyo, más estable es un cuerpo. c) El centro de gravedad de un cuerpo siempre está dentro del cuerpo.
Un jugador de béisbol flexiona las rodillas y separa los pies cuando espera la pelota en el campo corto. Explica qué ocurre con la altura de su centro de gravedad y con…
Un jugador de béisbol flexiona las rodillas y separa los pies cuando espera la pelota en el campo corto. Explica qué ocurre con la altura de su centro de gravedad y con su base de apoyo al adoptar esta postura, y cómo esto lo ayuda a reaccionar sin caerse.
Cuando el centro de gravedad se desplaza
El centro de gravedad se mueve cuando cambias la forma del cuerpo o cargas algo. Para no caerte, tienes que acomodarte de modo que la línea vertical siga dentro de la base de apoyo.
Lo mismo ocurre en un camión. Con la carga alta, su centro de gravedad queda alto. En una curva, la fuerza lateral lo empuja hacia afuera y la línea vertical se acerca rápido al borde de la base (las ruedas): es fácil que se salga y el camión vuelque. Con la carga baja, el centro de gravedad queda bajo y la línea tarda más en salirse.
Una mujer lleva una bolsa pesada de mercado en la mano derecha. Observa que, para caminar sin caerse, se inclina un poco hacia la izquierda. Explica este comportamiento…
Una mujer lleva una bolsa pesada de mercado en la mano derecha. Observa que, para caminar sin caerse, se inclina un poco hacia la izquierda. Explica este comportamiento con el desplazamiento del centro de gravedad del conjunto (cuerpo más bolsa) y con la necesidad de mantener la línea vertical dentro de la base de apoyo.
Un camión que transporta cajas llenas y otro con la carga muy alta circulan por una curva en una carretera de los Andes. Compara la estabilidad de ambos camiones usando…
Un camión que transporta cajas llenas y otro con la carga muy alta circulan por una curva en una carretera de los Andes. Compara la estabilidad de ambos camiones usando el centro de gravedad y la base de apoyo. Explica por qué el de la carga muy alta corre más riesgo de volcarse y qué recomendarías para acomodar la carga con seguridad.
Cómo mantiene el equilibrio tu cuerpo
Tu cuerpo corrige su equilibrio sin que lo pienses. Intervienen tres partes:
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El oído interno tiene órganos del equilibrio que detectan la posición de la cabeza y si te inclinas o giras.
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La vista y el tacto de los pies informan de lo que te rodea y de cómo te apoyas.
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Los músculos reciben órdenes del sistema nervioso y se contraen para devolver el cuerpo a su posición.
Además, usamos estrategias para mejorar la estabilidad:
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Ampliar la base de apoyo: separar los pies, como hace una persona mayor al caminar con pasos cortos y los pies más abiertos.
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Bajar el centro de gravedad: flexionar las rodillas, como el jugador de béisbol que espera la pelota.
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Desplazar partes del cuerpo como contrapeso: extender los brazos a los lados, como la gimnasta en la barra. Así el centro de gravedad del cuerpo se mantiene sobre la barra aunque una parte se incline.
Una gimnasta camina sobre una barra de equilibrio y extiende los brazos hacia los lados. Una persona mayor, en cambio, camina con los pies más separados y pasos cortos…
Una gimnasta camina sobre una barra de equilibrio y extiende los brazos hacia los lados. Una persona mayor, en cambio, camina con los pies más separados y pasos cortos para sentirse segura. Analiza ambas estrategias: explica cómo cada una modifica la base de apoyo o la posición del centro de gravedad y por qué, en cada caso, ayuda a mantener el equilibrio. Indica además qué papel cumplen los músculos y el sentido del equilibrio del oído en el control de la postura.
Resumen
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El centro de gravedad es el punto donde se considera aplicado el peso ($P = m \cdot g$); en una persona de pie está en la zona de la pelvis y a veces puede quedar fuera del cuerpo.
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Un cuerpo no cae mientras la línea vertical desde su centro de gravedad cae dentro de la base de apoyo.
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Equilibrio estable (vuelve), inestable (cae) e indiferente (se queda donde lo dejas).
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Más estabilidad = centro de gravedad bajo y base de apoyo ancha.
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Al cargar un peso, el centro de gravedad se desplaza y hay que compensar inclinándose o abriendo la base.
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El oído interno, la vista, el tacto y los músculos trabajan juntos para controlar la postura.
Vuelve al principio: el bateador con las rodillas dobladas y los pies separados baja su centro de gravedad y ensancha su base, así que es muy estable y puede reaccionar al instante.