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Peso y Masa: Ley de Gravitación Universal

Copyright 2003 para M.Sc. en Física Diego Luis Aristizábal Ramírez, profesor asociado de la Escuela de Física de la Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín

Existe gran confusión entre los conceptos de masa y peso. Se dice si que algo tiene mucha materia es muy pesado. Esto se debe a que en la cotidianidad se mide la cantidad de materia quecontiene un objeto a través de la fuerza de atracción gravitacional que la tierra ejerce sobre él. Pero la masa es algo más fundamental que el peso; la masa depende del número y del tipo de átomos que lo componen: es una propiedad intrínseca del cuerpo. En tanto, el peso es una medida de la fuerza gravitacional que actúa sobre el cuerpo y varía dependiendo del lugar donde éste se encuentre (en laLuna , en la Tierra,en Marte,...).: es una propiedad extrínseca del cuerpo.

La siguiente simulación facilita la comprensión de esta diferencia:

En ella se observa ver que bajo la acción de la fuerza gravitacional de la Tierra sobre el obieto, éste se acelera mucho más que bajo la acción de la atracción lunar (aproximadamente seis veces más). Es decir, el cuerpo pesa más en la tierra que enla luna (unas seis veces más).

Sin embargo si se aplica la misma fuerza al objeto en la tierra y en la luna, la aceleración que adquiere éste es la misma. Lo que lleva a deducir de la segunda ley de Newton (Fuerza neta=masa x aceleración) que la masa del cuerpo en la tierra y en la luna es la misma.

Las definiciones de masa y peso son:

Masa: Cantidad de materia que contiene un cuerpo.Más específicamente, es una medida de la inercia o la "pereza" que presenta un cuerpo en respuesta a cualquier intento por ponerlo en movimiento, detenerlo, desviarlo o cambiar en alguna forma su estado de movimiento.

Peso: Fuerza de atracción garvitacional que ejerce la tierra (o la Luna, o Marte, ...) sobre el cuerpo.

La masa y el peso no son lo mismo, pero son proporcionales uno al otro.Los objetos cuya masa es grande son muy pesados. Los objetos con masas pequeñas tienen pesos pequeños. En un mismo lugar, duplicar la masa equivale a duplicar el peso. La masa tiene que ver con la cantidad de materia de un objeto. El peso tiene que ver con la intensidad de la fuerza gravitacional que ejerce la tierra ( la Luna,...) sobre el objeto.

¿Cuánto pesa un Kilogramo?



Al dejarcaer un cuerpo de 1 kg de masa en la Tierra (figura 1), éste desciende con una aceleración igual a 9.80 m.s-2 (despreciando los efectos de rozamiento con el aire). Si se aplica la segunda ley de Newton , se obtiene:

este es el peso, en el planeta tierra, de 1 kg de masa.

Figura 1

En el sistema técnico (muy usado en ingeniería) se dice que en la Tierra un cuerpo cuya masa es de 1 kg ,tiene un peso de 1 kgf (Kilogramo-fuerza). Esta unidad, obviamente, no es del sistema internacional. Es decir se ppuede afirmar que 1 kgf equivale a 9.80 Newtons

En la luna ese mismo cuerpo de 1.0 kilogramo de masa sólo pesaría 1.60 Newtons.

En la siguiente simulación se ilustra la medida del peso tanto en la tierra como en la luna, de un objeto de 2.0 Kg, utilizando un dinamómetro.



Lacaída Libre:

Galileo mostró que todos los objetos que caen se mueven con la misma aceleración sin importar su masa. Esto es estrictamente cierto sólo si la resistencia del aire es despreciable, es decir, si los objetos están en caída libre. En el vacío, una pluma y una piedra caen con la misma aceleración (igual a 9.80 m.s-2 aquí en el planeta tierra). La simulación siguiente ilustra elexperimento dentro de dos tubos: en el de la izquierda se ha hecho el vacío y en el de la derecha se ha dejado el aire.

El hecho de que en caída libre ambos se muevan con la misma aceleración, es debido a que la relación peso-masa se mantiene constante: si se divide el valor del peso de la piedra entre su masa se obtiene el mismo valor que si se divide el peso de la pluma entre su masa.

Ley de...