走进重心

孙林源

重心是重力的作用点。物体重心的位置一定在它的几何中心吗？当物体的形状或质量分布发生变化时，物体重心的位置也会发生变化吗？如何确定物体重心的位置？物体重心的位置与其稳度之间有什么样的关系？下面让我们一起来揭秘重心。

重心的含义

地面附近的物体由于受到地球的吸引而受到的力叫重力，重力的方向是竖直向下的。不论物体的形状和质量分布如何，其每一部分都受到地球的重力作用：但对于整个物体，重力作用的表现就好像它作用在某一个点上。这个点就叫作物体的重心，因此，从效果上来看，重心实质上是物体各部分所受重力的等效作用点。

重心位置的确定

物体重心的位置与物体的形状和质量分布有关。因此，确定物体重心的位置需要结合物体的具体条件来判断。

1.形状规则、质量分布均匀的物体

形状规则、质量分布均匀的物体，它的重心在它的几何中心上。例如，方形薄板的重心在其两条对角线的交点，匀质球体的重心在球心。粗细均匀的直棒的重心在它的中点。

物体的重心一定在物体上吗？不一定！图1所示物体的重心就不在物体上。

2.形状不规则、质量分布不均匀的物体

形状不规则、质量分布不均匀的物体，其重心的位置不仅与物体的形状有关，还与物体内质量的分布有关。对于薄板形物体，常常采用悬挂法确定物体重心的位置，具体方法如图2所示：（1）先在A点把薄板悬挂起来；（2）当薄板物体静止时，过A点在薄板上画一竖直直线AB；（3）再在D点把物体悬挂起来；（4）当薄板物体再次静止时，过D点在薄板上画一竖直直线DE；（5）AB和DE的交点C就是薄板重心的位置。

确定这类物体重心的位置除了用悬挂法。还常常用支撑法，即用两个或三个支点将物体支撑起来，然后逐渐缩短各个支点间的距离，并使物体保持静止，当各个支点重合时。重心就在过该支点的竖直线上。

重心的应用

稳度就是物体的稳定程度，稳度越大，物体就越不容易翻倒，一块砖竖放和侧放时没有平放时稳定，这说明增大物体的支撑面和降低它的重心，都有助于提高物体的稳度。

重心位置在工程上有相當重要的意义。重心高的物体容易翻倒，降低重心可以提高物体的稳度。例如，起重机在工作时，重心位置不合适，就容易翻倒：高速旋转的轮子，若重心不在转轴上。就会引起剧烈振动，因此，在不倒翁底部添加重物、冲浪者弯着腰、货车装货时把重的货物放在车厢底部、在船底放“压舱石”等，这些方法都是通过降低重心来提高物体稳度的。