Painopiste

Oppilastyössä etsit kokeilemalla pahvinpalasesta kohdan, jota sormella tukien pahvinpalanen pysyi tasapainossa. Tämä piste oli pahvinpalasen painopiste.

Kappaleen painopiste tarkoittaa pistettä, jonka ympärille kappaleen massa on jakautunut tasaisesti. Voidaan myös ajatella, että kappaleeseen vaikuttava painovoima kohdistuu juurikin kappaleen painopisteeseen.
Eräiden kappaleiden painopisteitä. Huomaa, että painopiste voi olla myös kappaleen ulkopuolella kuten hevosenkengässä. Painovoima kohdistuu kappaleen painopisteeseen.

Tukipinta

Oppilastyössä huomasit myös, että kylki vasten seinää ei voi seistä yhdellä jalalla kaatuamatta. Mutta mistä ylipäätään johtuu, että kappale kaatuu?

Tukipinta tarkoittaa aluetta, joka muodostuu kappaleen lattiaa tai maata koskettavista pisteistä. Esimerkiksi pahvilaatikon tukipinta on sen lattiaa koskettava sivu ja ruokapöydän tukipinta on pöydänjalkojen väliin jäävä alue.

Punainen alue esittää tuolin jalkojen väliin jäävää tukipintaa.

Mitä suurempi kappaleen tukipinta on, niin sitä paremmin se pysyy pystyssä. Esimerkiksi yhdellä jalalla seistessä pystyssä pysyminen on vaikeaa, sillä tukipinta muodostuu vain yhdestä jalkapohjasta. Molempien jalkojen koskettaessa maata tukipinta on moninkertainen.

Kappale kaatuu, kun kappaleen painopiste ei ole kappaleen tukipinnan yläpuolella. Tällöin painopisteeseen kohdistuvalla painovoimalla ei ole riittävästi pinnan tukivoimaa ja kappale kiihtyy kohti maanpintaa.


Henkilö pysyy pystyssä, kun hänen painopiste pysyy jalkojen muodostaman tukipinnan yläpuolella. Jos painopiste ei pysy tukipinnan yläpuolella, niin henkilö kaatuu.

Kappale, jolla on matala painopiste ja suuri tukipinta pysyy hyvin pystyssä. Vastaavasti kappale, jolla on korkea painopiste ja pieni tukipinta kaatuu helposti. Korkea ja kapea juomalasi kaatuu helposti, mutta matala ja ja laakea astia ei kaadu juuri mitenkään.

Urheiluauton painopiste on lähellä maanpintaa, jotta auto ei kaadu tiukoissakaan käännöksissä.