Masa, peso, gravedad. ¿Magnitudes invariables en cualquier lugar del espacio?

1.  ¿Cuándo lanzamos un cohete al espacio, varía su masa?  No varía la masa de ningún cuerpo que lancemos al espacio. La  masa  de un cuerpo permanece inalterable en cualquiera de las coordenadas del espacio en que se encuentre. En cualquier lugar del espacio, un cuerpo,  tendrá las mismas dimensiones; es decir, el mismo largo, el mismo ancho y el mismo alto si es un cuerpo rígido; en definitiva, el mismo volumen y la misma cantidad de materia.

2. ¿Por qué no varía la masa de un cuerpo cuando lo lanzamos al espacio? Porque la masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo, y ésta, es la misma esté dicho cuerpo en nuestro planeta, en cualquier planeta conocido, o se halle en el espacio.

3. ¿Cómo definimos la masa y cómo la podemos medir?  A la masa la podemos definir como la cantidad de materia que tiene un cuerpo y se mide en kg., gr., Podemos decir también que masa es la cantidad de materia contenida en un cuerpo. La masa de un cuerpo permanece siempre constante es la relación o cociente que existe entre el peso y la fuerza de gravedad que le afecta. 

4. ¿Con qué aparato podemos medir la masa? La masa, la medimos con la balanza equilibrando la materia que queremos pesar con un peso conocido.  

5. ¿Qué es una balanza? Es un aparato o dispositivo que sirve para medir la masa de cualquier cuerpo u objeto. La balanza es el instrumento que permite medir pesos por comparación. Cuando comparamos un peso con otro estandar que se toma por unidad, estamos midiendo y para ello la balanza necesita un juego de pesas formado por la unidad de peso y las fracciones de esa unidad. En realidad estamos utilizando una palanca de primer género que puede tener brazos iguales (una balanza de cruz) o brazos de diferente longitud pero compensados (balanza romana). Este instrumento en sus variados tipos mide la masa de los objetos por comparación con una masa conocida.

6.- Tipos de balanza. Existe una gran variedad, desde la balanza en cruz, la balanza romana, la de dos platos apoyados o asentados sobre una palanca de primer género conocida como balanza de Roberval, el dinamómetro o balanza de muelle hasta otras mucho más modernas como las balanzas digitales, las balanzas de precisión, las balanzas analíticas, las balanzas comerciales, balanzas de laboratorio… etc. 

7.- ¿Por qué decimos que una balanza es una palanca de primer género? Porque de origen es un instrumento muy simple. Consta de una barra o travesaño con un punto de apoyo en el centro, una aguja o fiel que debe permanecer en el dedo de una escala cuando está equilibrada y unos platos que penden o cuelgan, uno a cada lado, a ambos extremos de dicho travesaño. En uno de los platos se coloca el objeto o cantidad de materia de la que queremos conocer su masa y en el otro plato mediante una o varias pesas de distinto gramaje, tratamos de equilibrar fijándoos en la aguja o fiel. Una vez se halla detenido el fiel en el cero, habremos equilibrado la balanza, consiguiendo de esta forma saber la masa del objeto o cuerpo que queremos medir o pesar. 

8.- Por qué la balanza es el único aparato que mide masas? Porque la masa es la medida de la cantidad de materia que posee o tiene un cuerpo, y se mide en kg y gr., mientras que el peso es la medida de la fuerza que ejerce sobre una masa el campo gravitatorio y se mide en kp y p. La masa se mide en kilogramos masa (kg) y la medimos con una balanza porque es el instrumento que al comparar masas y equilibrarlas anula la fuerza de la gravedad que sobre ellas actúa. 

9.- Cuando subimos a una báscula ¿qué estamos midiendo nuestro peso o nuestra masa? Lo que medimos cuando pesamos en kilogramos (kg) es la masa y no el peso de lo que medimos. Las básculas están preparadas para mostrar la lectura en unidades de masa. Si la báscula indica que tu peso es de 72 kg, nos está indicando que la masa de tu cuerpo es de 72 kg.

10.- Más sobre el concepto de masa. La masa es una magnitud física mediante la cual se expresa la cantidad de materia que tiene un cuerpo. La masa es una propiedad universal de los cuerpos y es independiente de la posición que éste tenga y del movimiento al que esté sometido. 

11 Aclarando los conceptos de masa y peso. MASA.- Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Por supuesto la masa ocupa un lugar en el espacio; es decir, posee un volumen. 

PESO.- Es la fuerza de gravedad con que la Tierra atrae a ese cuerpo. 

El peso es igual a la masa por la aceleración de la gravedad [p= m.g], el peso no es el mismo en cualquier lugar del espacio, pero sinembargo  la masa no varía, es decir; es la misma en cualquier lugar o coordenadas del espacio en la que el cuerpo se encuentre. 

12.- ¿Cómo llamamos a la masa corporal de una persona? La denominamos o nombramos con un acrónimo de tres letras en el que todas ellas aparecen en mayúsculas, las tres letras son: I.M.C., que significan índice de masa corporal.

13.- ¿Cómo podemos hallar el I.M.C. de una persona? La masa corporal o el I.M.C., de  cualquier persona lo podemos calcular dividiendo lo que pesa por su estatura al cuadrado. Así tenemos que el IMC = peso (kg) /altura (m2). Dicho de otro modo el índice de masa corporal es igual al peso del cuerpo dividido por su altura al cuadrado. 

14.- ¿Es lo mismo masa que volumen? Por supuesto que no es lo mismo. La masa mide la cantidad de materia que tiene un cuerpo. En el S.I., (sistema internacional) la unidad de masa es el (kg) kilogramo masa. Por el contrario el volumen mide la cantidad de espacio que ocupa cualquier sustancia o cuerpo. 

15. ¿Qué es la densidad? Es la relación que existe entre la masa de un cuerpo y el volumen que este tiene u ocupa. La densidad puede utilizarse para diferenciar materiales. Se mide en  gr/cm³ o en kg/m³. El hierro tiene una densidad de 7,8 gr/cm³, el oro tiene una densidad de 19,3 gr/cm³.

16. ¿Qué es la gravedad? Gravedad es la aceleración que experimentan los cuerpos debida a dos fuerzas principalmente, la atracción gravitatoria o Newtoniana y la fuerza centrífuga de rotación de la Tierra. La gravedad es una fuerza que atrae o empuja todo hacia la superficie de la Tierra. Todo en la Tierra se ve afectado por la gravedad, así se ven afectados tanto los animales como las plantas, los seres humanos y las cosas u objetos. Sin la gravedad no podríamos realizar muchas actividades como:

Deslizarnos y bajar por un tobogán, practicar deportes como el baloncesto o el fútbol, saltar en paracaídas… etc.  es la fuerza que ejerce la Tierra, otro planeta o cuerpo celeste hacia su centro. Esta aceleración se ha calculado en la superficie terrestre en unos 9,80665 m:seg2. 

17. ¿De qué depende la intensidad de la fuerza de la gravedad? La  intensidad de la fuerza con que la Tierra atrae a un cuerpo depende  de la masa que tiene el cuerpo. A mayor masa mayor intensidad.

18. ¿A qué llamamos intensidad de la gravedad en un punto del espacio? Intensidad de la gravedad o intensidad del campo gravitatorio si nos referimos a un punto en concreto del espacio es cuando aludimos a la fuerza que actúa o actuaría sobre la unidad de masa en ese punto. La gravedad es mayor según nos acercamos al núcleo terrestre 

19. Cálculo del campo gravitatorio. La intensidad del campo gravitatorio se puede calcular mediante la fórmula {g= Gm/r2} donde g, es la intensidad del campo gravitatorio. G, es la constante gravitatoria, m, es la masa del objeto y r, es la distancia entre los objetos. 

20.- ¿Variará el peso de un cohete de estar en nuestro planeta a encontrarse  viajando por el espacio? El peso de un cohete por supuesto que  varía de encontrarse en la superficie de la Tierra a estar situado en cualquier zona del espacio. Pero sus dimensiones, las que limitan su masa, la cantidad de materia que tiene, serán las mismas; el mismo largo, ancho y alto.

21 - ¿Varía el peso de una masa de 60 kg de estar en la Tierra a estar en la Luna? Por supuesto que varía. Si la gravedad de la Luna, es 1/6 de la de La Tierra, tendremos:

Gravedad de la tierra = 9,8 N/kg

Gravedad de la Luna = 1/6.9,8 N/kg = 1,633 N/kg

P_T= m. g = 60 kg. 9,8 N/kg = 588 N

P_L= m. g = 60 kg. 1,633 N/kg = 97,98 N

22. La masa y el peso de un cuerpo ¿varían de la Tierra a la Luna? La masa de un cuerpo no varía pues tiene la misma cantidad de materia tanto en la Tierra como en la Luna,  pero lo que pesa esa cantidad de materia si que cambia de la Tierra a la Luna concretamente es la sexta parte de su peso en la Tierra.

588 N que es lo que pesan 60 Kg en la Tierra  es distinto de 97,98 N que es lo que pesan esos mismos 60 Kg en nuestro satélite, la Luna.

23.- ¿Qué es un newton? El newton es una unidad de fuerza o peso; y es la fuerza necesaria que se necesita  para proporcionar una aceleración  de 1m/s² a un objeto de 1 kg de masa.

N = kg . m : s²

24. ¡Por qué varia el peso de un cohete de encontrarse en nuestro planeta a estar viajando por el espacio?  Su peso varía porque en la superficie de la Tierra la gravedad (g = 9’8 N/kg) y este valor gravitatorio varía a medida que aumenta la distancia del cohete a la superficie terrestre.

25. ¿A qué llamamos fuerza gravitatoria?  A la fuerza con que la Tierra atrae a todos los cuerpos en su superficie y que es igual a 9’8 N/kg.

26. ¿Cómo representamos la gravedad?  La fuerza de la gravedad se representa con la letra g.

27. ¿A qué llamamos gravedad? A la fuerza de atracción que ejerce la Tierra sobre un cuerpo de un kilogramo de masa.

28.  ¿Qué es la gravedad?  Es la fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos.

29. ¿Cuál es la expresión matemática de la fuerza de la gravedad?

  g =  9’8 N/kg.

30.  ¿Cuándo disminuye la fuerza de la gravedad?  La fuerza de la gravedad disminuye a medida que nos alejamos de la superficie de la Tierra. Hay un momento en el que la fuerza de gravedad en el espacio es cero. Esto se da cuando un cuerpo se encuentra a un distancia tal que las fuerzas de atracción a los que está sometido el referido cuerpo se igualan. Entre dos cuerpos celestes L y T hay un punto en el que ni L ni T efectúan fuerza alguna sobre el cuerpo en cuestión. 

31. ¿Al decir que una persona pesa 78 kg,  estamos hablando científicamente? No, no estamos hablando científicamente.

32. ¿Por qué no estamos hablando científicamente al expresar el peso de cualquier persona u objeto en kg? Porque el kg, no es una unidad de peso, es una unidad de masa.

33.  ¿Cuál es la unidad de peso? Unidades de peso son el Newton: (N), el kilopondio:  (Kp), o el pondio: (p).

34.  ¿Cómo entonces hablamos a veces de masa y peso como si fuera lo mismo? Porque coloquialmente no hacemos esa distinción y hablamos de masa y peso sin expresar diferencia alguna.

35. Relaciones entre peso, masa y gravedad.  El peso, la masa y la gravedad pueden relacionarse entre sí dándonos lo siguiente:  

El peso de un cuerpo  es igual al producto de su masa por la fuerza de la gravedad con que es atraído.

La masa de un cuerpo es el resultado del cociente entre su peso y la fuerza de la gravedad a la que está sometido.

La gravedad es el resultado de dividir el peso de un cuerpo entre su masa, es decir; entre la cantidad de  materia que tiene.

36. ¿A que llamamos gravitación?  Llamamos así, a la fuerza de atracción que se da entre los cuerpos. Todos los cuerpos están formados por materia; es decir,  están formados por una cierta cantidad de ésta a la que denominamos masa. Y, conocemos por gravitación, a la fuerza de atracción que se origina entre las masas de los cuerpos.

37.  ¿Quién enunció la ley de la gravitación universal? Isaac Newton que enunció la ley de gravitación universal y la dio a conocer en el año 1867, año en que se publicó su libro Philosophiae Naturalis Principiae Mathematica.

38. ¿Qué dice la ley de la gravitación universal? Que todos los cuerpos del universo se atraen mutuamente con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de sus distancias..

39. ¿Cómo podemos medir el peso? El peso de un cuerpo podemos medirlo con un dinamómetro. Mientras el dinamómetro mide fuerzas porque el peso es una fuerza, concretamente con la que atrae la Tierra a un cuerpo, la balanza mide masa que es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. La masa generalmente la medimos en kg y gr. que son unidades de masa pero la fuerza con que es atraído un cuerpo o el peso de un cuerpo lo medimos en kp y p; kilopondios y pondios.

40. ¿Qué es un dinamómetro? El dinamómetro es un instrumento o aparato para medir fuerzas; es decir, el peso de los objetos. Se basa en un muelle que está en el interior de un tubo o cilindro hueco que tiene un cursor y una escala.El dispositivo tiene un gancho en cada uno de los extremos del cilindro y un cursor en el extremo superior que se desplaza por la escala al estirarse el muelle cuando colgamos de él un objeto indicándonos  el valor de la fuerza, concretamente el peso del objeto o cuerpo que hemos colgado o suspendido de él. 

41. ¿Por qué confundimos la masa con el peso? Porque la masa es la medida de la cantidad de materia que tiene un cuerpo mientras que el peso es una medida de la fuerza que afecta, incide o es causada sobre el cuerpo, por el campo gravitatorio que sobre él actúa.  

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42.- ¿Qué instrumentos se utilizan para medir la gravedad? Se utiliza el gravímetro; aparato que mide la fuerza de la gravedad o las variaciones del campo gravitacional de la Tierra. Es un acelerómetro o lo que es lo mismo un instrumento destinado a medir aceleraciones asociadas con el fenómeno  de peso experimentado por una masa que se encuentra atraída por la Tierra. Es un dispositivo usado con frecuencia por los geólogos, útil en las prospecciones petrolíferas y en la minería. Hay dos tipos de gravímetros, el gravímetro absoluto, que es el que nos proporciona el valor de la gravedad en un lugar y en un momento dado, y el gravímetro relativo. También, con anterioridad desde hace bastante tiempo se ha utilizado para medir el campo gravitatorio la llamada balanza de torsión. 

43.- ¿Qué es una balanza de torsión? Es un instrumento de laboratorio que mide la masa de los objetos, que es lo propio de una balanza, además de medir su fuerza electrostática. Se basa en la torsión de un alambre, filamento o hilo para medir pequeñas fuerzas electrostáticas, siendo el ángulo de torsión proporcional a la cantidad de fuerza ejercida. La posición de reposo del péndulo viene delimitada por las fuerzas de atracción de dos esferas de plomo grandes sobre las dos pequeñas. A partir de girar las esferas grandes a una nueva posición el péndulo de torsión oscila alrededor de una nueva posición de reposo midiendo una magnitud, una fuerza; basándose en el principio de que un alambre resiste la torsión con una fuerza proporcional a la tensión. Es un aparato de gran utilidad para medir la aceleración gravitacional en la superficie terrestre.