Wat is een zwaartepunt? Van een voorwerp is het het punt waarbij naar alle kanten toe (links,rechts,voor,achter) gekeken overal zoveel massa zit dat het voorwerp in evenwicht blijft als je het in het zwaartepunt ondersteunt. Voor veel situaties mag je het zwaartepunt dan zien als "het" punt waartoe je een voorwerp kan versimpelen als alle massa in dat punt lijkt te zitten. Zo kan een grote auto of ballon veelal worden teruggebracht tot een simpele punt met de massa van de auto of ballon en een positie gelijk aan het zwaartepunt van die auto of ballon.

In simpele voorwerpen (bol, balk, cilinder, prisma) zit het zwaartepunt "in het midden".

In de mechanica heeft men uitgevonden dat als een voorwerp zo wordt opgehangen dat het kan draaien (bijv een punaise die een stuk karton ergens vastprikt aan de wand)  dat het dat ook zal gaan doen als het draaipunt niet met het zwaartepunt samenvalt.  Het zwaartepunt laat het  voorwerp dan draaien net zo lang tot het zelf recht onder het draaipunt zit. Ze zeggen dan dat er dan geen verdere rotatie kan zijn omdat het zwaartepunt niet meer een beetje naar links of rechts trekt maar alleen nog naar beneden - en dat kan worden uitgevoerd omdat de punaise dat verhindert. Officieel zegt men "er is geen krachtmoment meer van het zwaartepunt".

Bij een ringvormig voorwerp zit het zwaartepunt ook in het midden: in het midden van de ring. Dat is een plek waar zelf geen deel van het voorwerp zelf zit.  Hoe wil je dat daar ondersteunen?

Bij een solide, dicht, voorwerp als een balk zit het zwaartepunt in het midden van de balk.  Maar je kunt er niet bij: je kunt het alleen ondersteunen aan de buitenkant van het voorwerp, dicht bij het zwaartepunt maar niet in het zwaartepunt. En omdat het draaipunt dan niet in het zwaartepunt is maar bijv op de rand van de balk waar het op je vinger balanceert, zal de balk weer kunnen gaan draaien als het zwaartepunt niet precies boven je vinger zit.

Als je een voorwerp ophangt zal het altijd zo hangen dat de verbindingslijn tussen ophangpunt en zwaartepunt recht naar beneden wijst. Als het dat niet zou doen zou het voorwerp gaan heen en weer slingeren net zo lang tot die lijn wel recht naar beneden wijst.

Bijv. bij een kartonnen gekvormig uitgeknipte vorm dat met een punaise wordt vastgeprikt op een plek die niet het zwaartepunt is. Dan gaat het karton net zo lang draaien rond de punaise tot de lijn punaise-zwaartekracht een rechte lijn naar beneden is. Teken die lijn op het voorwerp en prik het voorwerp daarna in een ander punt aan de wand. Opnieuw gaat het zwaartepunt weer precies onder de punaise/draaipunt zitten en kun je opnieuw een rechte lijn naar beneden tekenen tussen ophangpunt en zwaartepunt.  Die lijn kruist de eerder getrokken lijn in... het zwaartepunt.

Een SUV die van jou weg rijdt en een bocht naar rechts beschrijft. De straal van de bocht is 16m. Het zwaartepunt van de auto 0,94 boven de grond ligt ergens tussen de linker-en rechteruiteinde van de auto. De afstand tussen de twee wielen is 1,7. Bereken de grootste snelheid die de SUV kan hebben zonder dat het omverrolt?

Dag BNDH,

Maak er een schets bij. Teken de auto als een rechthoekige doos met een breedte van 1,7 m en een zwaartepunt 94 cm boven de grond, in het midden. 

Teken vanuit dat zwaartepunt een zwaartekrachtpijl loodrecht naar beneden.

De massa van de auto is niet gegeven maar neem voor de zwaartekracht gewoon eventjes 1000 N. Later zullen we zien dat die massa er toch niet toe doet. 

Stel je nou voor dat je een touw vastknoopt aan dat zwaartepunt en dat je de auto wil laten kantelen door opzij horizontaal aan dat touw te trekken. 

Kun je berekenen welke kracht je op dat touw zou moeten uitoefenen om de auto nét te laten beginnen met kantelen over zijn ene zijkant? 

TIP: het draaipunt van deze kantelbeweging ligt dus op straat onder dat ene wiel. Het moment van je trekkracht om dat draaipunt is dan nét even groot als het moment van de zwaartekracht om dat zelfde draaipunt.

Als je dát eenmaal hebt kunnen we eens naar die bocht gaan kijken, en naar nodige centripetaalkrachten.

Groet, Jan