Masa versus peso

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Las cadenas de la hamaca sostienen todo el peso de la niña. Si uno se parara detrás de ella en la base del arco y tratara de detenerla, las mismas estarían actuando contra la inercia de la niña, que existe a causa de su masa no de su peso.

La masa y el peso son diferentes propiedades, que se definen en el ámbito de la física. La masa es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo mientras que el peso es una medida de la fuerza que es causada sobre el cuerpo por el campo gravitatorio.

Por lo tanto la masa de un objeto no cambiará de valor sea cual sea la ubicación que tenga sobre la superficie de la Tierra (suponiendo que el objeto no está viajando a velocidades relativistas con respecto al observador) ,[1] mientras que si el objeto se desplaza del ecuador al Polo Norte, su peso aumentará aproximadamente 0,5 % a causa del aumento del campo gravitatorio terrestre en el Polo. [2] En forma análoga, en el caso de astronautas que se encuentran en condiciones de microgravedad, no es preciso realizar ningún esfuerzo para levantar objetos del piso del compartimento espacial; los mismos “no pesan nada”. Sin embargo, dado que los objetos en microgravedad todavía poseen su masa e inercia, un astronauta debe ejercer una fuerza diez veces más grande para acelerar un objeto de 10 kilogramos a la misma tasa de cambio de velocidad que la fuerza necesaria para acelerar un objeto de 1 kilogramo.

En la Tierra, una simple hamaca puede servir para ilustrar las relaciones entre fuerza, masa y aceleración en un experimento que no es influido en forma apreciable por el peso (fuerza vertical descendente). Si nos paramos detrás de un adulto grande que este sentado y detenido en la hamaca y le damos un fuerte empujón, el adulto se acelerará en forma relativamente lenta y la hamaca solo se desplazará una distancia reducida hacia adelante antes de comenzar a moverse en dirección para atrás. Si ejercieramos la misma fuerza sobre un niño pequeño que estuviera sentado en la hamaca se produciría una aceleración mucho mayor, ya que la masa del niño es mucho menor que la masa del adulto.

Consideraciones[editar]

La masa de la materia influye de manera importante sobre numerosas propiedades cinemáticas en situaciones cotidianas.

La masa se corresponde con el concepto común de cuan "pesado" es un objeto. Sin embargo, en realidad la masa es una propiedad inercial; o sea la tendencia de un objeto a permanecer moviéndose con una velocidad constante a menos que una fuerza externa actúe sobre él. Según la Segunda ley de Newton, expresada por la fórmula F = ma un objeto con una masa, m, de un kilogramo sufrirá una aceleración, a, de un metro por segundo al cuadrado (aproximadamente un décimo de la aceleración causada por la gravedad terrestre)[3] cuando actúe sobre el mismo una fuerza, F, de un newton.

La inercia se puede percibir cuando se empuja una bola de boliche en forma horizontal en una superficie suave horizontal. Esto es muy distinto del “peso”, que es la fuerza gravitacional descendente de la bola de boliche que debemos contraarrestar para levantar la bola desde el suelo. Por ejemplo, el peso de un astronauta en la Luna es aproximadamente un sexto de su peso cuando está en la Tierra, aunque su masa no ha cambiado de manera apreciable durante el viaje. Por lo tanto, toda vez que la física de la cinética de choques (masa, velocidad, inercia, choques inelásticos y elásticos) domina y la influencia de la gravedad es un factor menor, el comportamiento de los objetos permanece inalterado aun en sitios en que la gravedad es relativamente débil. Por ejemplo, las bolas de una mesa de billar se dispersan y rebotan con las mismas velocidades y energías después de un golpe de forma similar en la Tierra y en la Luna; sin embargo, en la Luna caerán dentro de las troneras de la mesa de forma mucho más lenta.

En las ciencias físicas, los términos “masa” y “peso” se definen en forma clara como medidas distintas para promover la claridad y precisión. En el uso cotidiano, dado que todas las masas en la Tierra tienen peso y que esta relación es por lo general altamente proporcional,[4] el “peso” a menudo sirve para describir ambas propiedades, su significado dependiendo del contexto. Por ejemplo, en el comercio, el “peso neto” de los productos puestos a la venta en realidad se refiere a la masa y es correctamente expresado en kilogramos o libras (Estados Unidos).

Debido a que la masa y el peso son unidades distintas, poseen diferentes unidades de medida. En el Sistema Internacional de Unidades (SI), el kilogramo es la unidad de masa, y el newton es la unidad de fuerza. El kilogramo-fuerza una unidad que no es SI a veces es una unidad de fuerza también utilizada para medir pesos.

Tipos de balanzas y que es lo que miden[editar]

Una balanza de platillos: la misma no es afectada por la intensidad de la gravedad.

Desde un punto de vista técnico, cada vez que alguien se para sobre una báscula de contrapesos (o balanza romana) en el consultorio de un médico, lo que en realidad se mide es su masa. Esto es porque en este tipo de balanzas (comparadores de masa de “doble platillo”) se compara el peso de la masa en la plataforma con el de unos contrapesos que se deslizan sobre el brazo con marcas; la gravedad es solo el mecanismo que genera la fuerza que permite que la aguja se desplaze con respecto a la posición de equilibrio o “balance” (cero). Este tipo de balanzas pueden ser desplazadas desde el ecuador a los polos y no indicarán que variaciones en sus lecturas; son inmunes a la fuerza centrífuga que genera la Tierra al rotar sobre su eje que contraarresta la gravedad.

Balanza de toilet que utiliza una celda de carga: la medición es dependiente de la intensidad de la gravedad.

Por otra parte, cada vez que alguien se para sobre balanzas que utilizan resortes o celdas de carga digitales, técnicamente lo que miden es su peso (fuerza causada por la fuerza de gravedad). En el caso de instrumentos que miden fuerza, como los descriptos con anterioridad, las variaciones en la intensidad de la gravedad afectan su medición. Desde un punto de vista práctico, cuando se usan balanzas que miden fuerzas en el comercio o en hospitales, las mismas deben ser calibradas y certificadas en el sitio en que se utilizan de forma tal que midan masa, expresada en kilogramos o libras, con el nivel de precisión deseado.[5]

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. No es preciso que un objeto o partícula se mueva a velocidades muy cercanas a la velocidad de la luz, c, para que su masa relativista, M (or γm) se modifique en forma apreciable respecto a su masa en reposo m0. Según las transformaciones de Lorentz y el trabajo de 1905 de Einstein, La Teoría Especial de la Relatividad, la masa relativista es 0,5 % mayor que m0 a una velocidad de solo 9,96 %  de c, por lo tanto afectando las mediciones realizadas con una precisión del 1 %. Mientras que en muchos contextos una velocidad igual al 10 % de la velocidad de la luz es extremadamente rápida, en el campo de la física relativista la misma se encuentra “lejos de la velocidad de la luz”
  2. Judson L. Ahern. «International Gravity formula». School of Geology & Geophysics, University of Oklahoma. Consultado el 17-07-2009.
  3. En metrología (la ciencia de las mediciones), la aceleración dela gravedad terrestre se denomina gravedad estándar (símbolo: gn), la cual se define como 9.80665 metros por segundo². La expresión “1 m/s² ” significa que por cada segundo de tiempo que transcurre, la velocidad se incrementa en 1 metro por segundo. En términos más familiares: una aceleración de 1 m/s² puede también ser expresada como un cambio de velocidad de 3,6 km/h por segundo.
  4. la flotación puede afectar esta proporcionalidad, especialmente en el caso de objetos de baja densidad o durante mediciones de alta precisión.
  5. National General Conference on Weights and Measures, Specifications, Tolerances, and Other Technical Requirements for Weighing and Measuring Devices, NIST Handbook 44

Enlaces externos[editar]