重心の位置

• 物体に働く重力の合力の作用点であり、物体内の重さの中心となる点。
• ふり子の運動においては、支点から重心までの距離が「ふり子の長さ」を決定する重要な要素となる。
• 物体の安定性は、重心の高さ、底面積の広さ、および支点に対する重心の相対的な位置関係によって決まる。

解説

ふり子の周期は、重りの質量や振れ幅の大小に関わらず、支点から重心までの距離によってのみ変化する。これをふり子の等時性と呼ぶ。ブランコを一つのふり子として捉えた場合、乗員の姿勢の変化は重心位置の移動を意味する。座って乗る場合は、立って乗る場合に比べて身体全体の重心が下方に移動するため、支点から重心までの距離が伸びる。物理法則に従い、ふり子の長さが長くなると周期も長くなるため、座って漕ぐブランコは立って漕ぐときよりもゆっくりと往復することになる。

また、静止した物体の安定性も重心の位置に深く依存している。物体の重心が低い位置にあり、かつ底面積が広いほど、物体は外部からの力に対して倒れにくく安定する。物体を傾けた際、重心から鉛直に下ろした線が底面（支点の内側）に収まっていれば、物体は元の安定した状態に戻ろうとする。しかし、重心が支点の真上を越えて外側（回転方向）に移動すると、物体はそのまま転倒する。このように、重心の位置は動的な運動だけでなく、静的な安定条件を決定する鍵となる。