Bepaal het gezamenlijke zwaartepunt van onderstaande
drie vormen.
OPLOSSING
1.
Driehoek:
hoekpunten (0, 2)(1,6) en (4,2) dus zwaartepunt (5/3,
10/3), oppervlakte 8
Cirkel: zwaartepunt (6, 2), oppervlakte 4π
Vierkant: zwaartepunt (3, 1), oppervlakte 4.
Het zwaartepunt is ongeveer
(4.10, 2.27)
Zwaartepunten.
Een belangrijke
stelling:
Voor alle bewegingen mag je doen alsof alle
massa van een lichaam zich in het zwaartepunt bevindt.
Nou kennen we van een
aantal lichamen al uit symmetrie-overwegingen de plaats van dat zwaartepunt:
Dus al deze figuren
kunnen worden teruggebracht tot een massa in een punt.
Die massa is gelijk aan de oppervlakte (we gaan ervan uit dat de figuren
overal dezelfde dichtheid hebben)
Momentenstelling
Voor een aantal puntmassa's met plaatsvectoren vi
en massa mikun je de plaats van het zwaartepunt berekenen
met de momentenstelling: (de massa is weer gelijk aan de oppervlakte)
Daarin is z de
plaatsvector van het zwaartepunt, en zijn a1, a2,
... de plaatsvectoren van de massa's m1, m2,
...
Voorbeeld.
Bepaal het zwaartepunt
van 3 cirkels, met middelpunten (2, 3) en (6, 2) en (3, 9)
met straal respectievelijk 1, 2 en 3.
De oppervlakten zijn dan
π, 4π
en 9π dus dat geeft:
Het zwaartepunt is het
punt (3.93, 6.57)
Handig Trucje.
Soms kun je een figuur
op twee verschillende manieren in bekende figuren verdelen en zo de plaats
van het zwaartepunt vinden.
Het zwaarte[punt in de
linkerfiguur zal ergens op de rode verbindingslijn van de midden van de
rechthoeken liggen
Het zwaarte punt in de middelste figuur om dezelfde reden op de blauwe
verbindingslijn.
Het zwaartepunt van de hele figuur is daarom het snijpunt van de rode en de
blauwe lijn.