LE CENTRE DE GRAVITÉ

Chacune des particules d’un corps situé à la surface de la Terre est soumise à l’action de la gravité, c’est-à-dire qu’elle a un poids déterminé, et le résultat ou la somme de toutes ces forces, ou poids, dans un corps rigide, peut se définir comme étant appliqué ou exercé sur un point déterminé, qui est le centre de gravité. Ce qui veut dire que la plupart du temps, et pour beaucoup d’applications et d’analyses, on peut considérer que tout le poids du corps se trouve concentré sur ce point.

Le centre de gravité de certains corps, une sphère de densité uniforme par exemple, comme c’est à peu près le cas de la Terre, coïncide avec leur centre géométrique. Mais généralement ce n’est pas le cas, car cela dépend de la distribution spatiale des composants et des poids respectifs de chacun d’eux. Le centre de gravité d’un corps ou d’un objet peut être situé aussi bien à l’intérieur qu’à l’extérieur de ce dernier, et peut varier selon la distribution de ses composants. C’est le cas par exemple d’un camion selon la distribution de la charge.

Tout corps situé sur Terre tend à tomber dans la direction qui relie son centre de gravité au centre de la Planète : en direction verticale, s’il n’y a aucun obstacle ne modifiant sa trajectoire, ou suivant la trajectoire la plus courte dans le cas contraire. En d’autres termes, il tend à tomber ou à se déplacer suivant la direction qui relie son centre de gravité au sol. Pour cette raison, un objet dont le centre de gravité est très bas et qui s’élève quand cet objet est en mouvement, tend à revenir à sa position originelle, un peu comme un culbuto qui se redresse tout seul.

Les objets en appui sur une surface se trouvent en équilibre, donc ils ne tombent ni ne se retournent tant que la verticale qui passe par leur centre de gravité traverse également leur surface d’appui, soit l’intérieur d’un polygone dont les sommets sont les différents points d’appui. Lorsqu’un objet ou un véhicule s’incline, de telle sorte que son centre de gravité demeure en dehors de cette surface (ou polygone) d’appui, il tombe ou se retourne. C’est pourquoi une table à quatre pattes a plus de stabilité, elle peut en effet s’incliner davantage sans tomber, qu’une table à deux ou une patte. Un homme a un meilleur équilibre en écartant un peu les jambes qu’en les joignant, et une personne qui est debout fait instinctivement un ensemble de mouvements pour maintenir son centre de gravité dans le quadrilatère formé par les pieds, mais les enfants, encore peu adroits, perdent fréquemment l’équilibre et tombent. Les acrobates qui marchent sur une corde ou un fil ont besoin d’une adresse spéciale pour maintenir leur centre de gravité dans la ligne qui passe par la corde ou le fil. Les murs ou les édifices penchés comme la Tour de Pise se maintiennent debout tant que la verticale de leur centre de gravité ne sort pas de la base qui les soutient.

Pour les mêmes raisons, plus la base sur laquelle un corps s’appuie est grande et plus son centre de gravité est bas, plus ce corps est stable. Et plus la charge d’un véhicule est basse, plus celui-ci est stable. Ainsi, un camion chargé jusqu’à une grande hauteur a plus de chance de se renverser sur une route inclinée car son centre de gravité étant très haut, l’extrémité de la ligne verticale qui le relie au sol peut facilement sortir de l’espace séparant les roues.

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