Prima equazione cardinale della dinamica dei sistemi
applicata a centro di massa.
Il movimento
di qualsiasi oggetto può coinvolgere sia rotazioni che traslazioni, ma il moto
del centro di massa dell'oggetto stesso può essere descritto dalla seconda
legge di Newton nella forma seguente:
∑Fext = Macm
Se si
conosce il risultante delle forze esterne, è possibile prevedere il moto del
centro di massa, anche se l’oggetto può eseguire rotazioni o di altri moti
interni.
Gli
esempi standard di questa applicazione sono:
-
La traiettoria balistica
di un oggetto rotante - il centro di massa di un oggetto esteso che sta
ruotando seguirà la stessa traiettoria che un punto materiale seguirebbe dopo
che è stato avviato.
Il seguente
video ben rappresenta la situazione appena descritta:
http://www.youtube.com/watch?v=DY3LYQv22qY
-
Un insieme di masse
collegate da molle seguirà un percorso tale che il suo centro di massa si muove
lungo lo stesso percorso che un punto materiale della stessa massa totale
avrebbe seguito sotto l'influenza della stessa forza totale.
-
Come combinazione dei due
esempi precedenti, possiamo considerare il caso di una coppia di masse
collegate da una molla lanciate su una traiettoria balistica che presentino sia
rotazione che oscillazione rispetto al centro di massa. Anche con questo
complicato movimento interno, il centro di massa seguirà la stessa traiettoria
balistica che un punto avrebbe seguito con la stessa velocità di lancio.
-
Se una granata o un fuoco
d’artificio con traiettoria balistica esplode in volo in assenza di attrito
dell'aria, il centro di massa dei frammenti colpirebbe lo stesso punto che del
guscio intatto.