Il centro di massa è il punto di applicazione della risultante delle forze di massa di un corpo. Un qualsiasi oggetto può essere considerato come la somma di tanti piccoli pezzi ognuno con il suo peso. Il centro di massa è un punto dove è possibile concentrare tutta la massa dell’oggetto. Questa semplificazione permette di passare da forze distribuite a forze concentrate, così facendo invece di calcolare tutti i momenti meccanici si calcola solo quello della forza risultante.
La risultante delle forze peso viene posizionata in un punto preciso; questo punto viene posto in modo che i momenti delle forze che stanno ai lati del fulcro siano pari a zero. In questo modo il corpo risulta in equilibrio.
Il centro di massa non è sempre collocato all’interno dell’oggetto fisico; per esempio quello di un anello si trova all’interno del centro del foro circolare.
Nel corpo umano, in posizione orostatica, il centro di massa viene posizionato a livello della terza-quarta vertebra lombare, più o meno a livello dell’ombelico. La proiezione a terra del centro di massa viene chiamato centro di gravità.
La formula per il calcolo del centro di massa di un sistema è piuttosto semplice. La formula generale è la seguente:
Xcm = x1m1 + x2m2 + xnmn / m1 + m2 + mn
Dove m rappresenta la massa ed x rappresenta la distanza dei punti di massa rispetto al sistema di riferimento.
Centro di massa e sport
Cambiando la posizione del corpo nello spazio cambia anche il centro di massa. In un campo gravitazionale uniforme il centro di massa corrisponde al baricentro. Un corpo è tanto più stabile quanto più il baricentro è basso. Vediamo dei casi reali per capire l’importanza del centro di massa nelle attività motorie e sportive.
Nello sci piegare le ginocchia e flettere leggermente il busto in avanti procura l’abbassamento del baricentro aumentando la stabilità. L’ubicazione del baricentro cambia anche in dipendenza dai reciproci rapporti dei segmenti corporei.
Nell’esercizio di accosciata con bilanciere sulle spalle, il centro di massa è dato dal sistema atleta-bilanciere ed è posizionato sulla retta che congiunge i due baricentri, trovandosi più vicino a quello relativo alla massa maggiore.
Questo significa che più il bilanciere è pesante più il centro di massa si sposta in alto ed in avanti. Questo fa sì che la proiezione del centro di gravità si sposti verso l’avampiede. A questo spostamento segue un cambiamento della postura dell’atleta per cercare di tenere il sistema in equilibrio. Questo spiega perché esteticamente uno squat col bilanciere vuoto ed uno con un carico consistente siano diversi.
L’esercizio è stabile se il centro di gravità ricade nell’area sottesa dei piedi; esso può quindi spostarsi avanti e indietro purché rimanga sempre dentro questo poligono. Lo spostamento di questo punto inesistente, poiché frutto di una proiezione virtuale, viene percepito sentendo il cambiamento della pressione sulla pianta del piede.
centro di pressione
Il centro di pressione o centro di spinta è il centroide delle pressioni applicate da ogni punto della superficie del piede in contatto con la base di appoggio. Si tratta del punto di applicazione della risultante delle forze scambiate tra piede e terreno (forza di reazione al suolo). La sua posizione determina il braccio di leva della forza esterna di reazione rispetto alle articolazioni.
In pratica rappresenta il punto dove si realizza la controspinta del corpo per mantenere la stazione eretta. Se ci incliniamo in avanti il centro di pressione si sposterà verso le dita dei piedi, se ci incliniamo all’indietro si sposterà verso il tallone.
Per realizzare un buono squat il centro di pressione e la proiezione del centro di massa dovrebbero essere sulla stessa linea in modo da non creare un momento di forza che porta a destabilizzare l’atleta.
