Méthode expérimentale pour déterminer le centre de masse d'un objet 3D


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Je dois déterminer le centre de masse d'un objet 3D (cadre de sélection: environ ) qui n'est pas régulier et ne présente pas une densité uniforme. Je sais comment déterminer le centre de masse d'un objet plat. J'ai pensé que je pourrais essayer d'utiliser une approche similaire pour l'objet 3D, mais le problème que j'ai est que je ne peux pas déterminer l'intersection des plans car elle se trouve quelque part à l'intérieur de l'objet.0.30 m×0.20 m×0.10 m

Ensuite, j'ai pensé que je pouvais utiliser une balance pour trois directions et déterminer le centre de gravité en trouvant le point d'équilibre pour les trois "directions principales".

La dernière méthode est-elle une bonne méthode? Quel est le meilleur moyen de déterminer le centre de masse par mesure?


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Pour éliminer les réponses peu pratiques, pouvez-vous ajouter la taille de cet objet? Pouvez-vous l'accrocher avec des cordes? Pouvez-vous incliner et peser?
Gürkan Çetin

Merci pour votre commentaire. J'ai ajouté les dimensions. Vous pouvez l'accrocher avec des cordes, vous pouvez également l'incliner et le peser.
MrYouMath

Vous donnez les dimensions et dites que ce n'est pas régulier. Cela signifie-t-il qu'il n'est pas en forme de boîte? Dans ce cas, les dimensions données sont-elles simplement celles de la boîte englobante de l'objet? Connaissez-vous la forme générale de l'objet a priori ? Si oui, pourriez-vous nous donner un croquis?
Wasabi

@Wasabi: Oui, les mesures sont la boîte englobante et je ne connais pas la forme générale.
MrYouMath

Réponses:


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Je détermine régulièrement le 3 centroïde des drones de cette manière:

  • a) Trouve un contenant à faces orthogonales plates (une boîte) contenant l’objet étroitement

    b) Recouvrez l'intérieur de cacahuètes en tissu ou en polystyrène afin que l'objet ne bouge pas

    c) Utiliser un goujon en bois comme point d'appui et équilibrer le récipient

    d) Marquez l'emplacement de la cheville par rapport à la face de la boîte

    e) Répéter pour les autres côtés

    f) l'intersection des plans marqués sur le conteneur coïncide avec le centre de la masse.

La masse du conteneur + les cacahuètes doit être petite comparée à l'objet à mesurer.


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Deux options, vous pouvez choisir la plus appropriée / pratique.

  1. option 1: suspension : vous pouvez suspendre l'objet et tracer une ligne gravitationnelle (verticale) ou plusieurs d'entre elles. Ensuite, vous le suspendez à un autre point et tracez à nouveau la ou les lignes. Ils coïncident au point CG. Vous devrez peut-être effectuer une analyse pour trouver les valeurs de mesure pour l'emplacement du CG.
  2. option 2: incliner et peser : le mesurer à un certain angle d'inclinaison vous donne les CG_x et CG_y, si vous localisez trois balances sur un sol parfait et placez votre objet en appuyant sur trois balances. Si vous le mesurez après l’inclinaison (environ 30 degrés), vous pouvez également connaître la valeur CG_z.

Votre méthode est similaire à l' option 2 . Mais je ne pouvais pas savoir si une mesure avec la configuration suggérée était suffisante.


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Une autre méthode consiste à suspendre la chose et à calculer le bras du pendule à partir de la période de swing qui correspond au centre de gravité. Notez qu'il y a deux options ici: un seul pendule où l'objet pivote également avec la balançoire ou plusieurs points de suspension de la même longueur où l'objet reste à plat tout en pivotant. Comme dans les autres méthodes, pour obtenir l'exacte exactitude, vous devez le faire au moins 3 fois dans des orientations non planétaires et calculer l'intersection. C'est en fait une méthode approuvée pour calculer le VCG de petits bateaux.


Une méthode intéressante. J'imagine qu'il faudrait compenser la résistance de l'air qui ralentit le mouvement et donne l'impression que le pendule est plus long qu'il ne l'est réellement.
Wossname

@Wossname, votre présomption est incorrecte pour tous les objets, sauf les moins denses, sinon les horloges grand-père ne fonctionneraient pas. Mais si vous êtes paranoïaque, faites les tests dans une chambre à vide. La NASA en a de très gros.
Carl Witthoft

@CarlWitthoft, les horloges de grand-père sont calibrées pour composer cette erreur, je ne pense pas que votre analogie fonctionne.
Wossname

@PhilSweet Ce n'est pas une méthode "approuvée" pour les systèmes marins! Lors du calcul de la stabilité d'un navire, les angles de roulis sont calculés après le déplacement de poids connus en une position connue. Toute tentative d'inférer la stabilité à partir de la période de test est incorrecte.
Donald Gibson
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