Masa: definición física, inercia y diferencia con el peso
Masa: definición física, inercia y diferencia con el peso. Explicación clara sobre cómo la masa afecta la aceleración, la inercia y su relación con la gravedad y el peso.
La masa de un objeto es una medida de la resistencia de un objeto a la aceleración, a veces también llamada "inercia". Por ejemplo, una montaña suele tener más masa que una roca y, por tanto, ofrece mayor resistencia a cambiar su estado de movimiento. La masa no debe confundirse con el concepto de peso, que está relacionado pero es bastante diferente: el peso es una fuerza que depende del campo gravitatorio local. Una masa grande, como la Tierra, atraerá a una masa pequeña, como un ser humano, con la fuerza suficiente para que éste no salga flotando. "Atracción de masas" es otra forma de referirse a la gravedad, la interacción que existe entre toda la materia.
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Masa inercial y masa gravitatoria
En física se distinguen dos nociones de masa:
- Masa inercial: determina cuánto se resiste un cuerpo a acelerar cuando se le aplica una fuerza. Está presente en la segunda ley de Newton, F = ma, donde m es la masa inercial.
- Masa gravitatoria: aparece en la ley de la gravitación y cuantifica la intensidad con que un cuerpo genera y responde a la atracción gravitatoria.
Unidades y formas de medición
La unidad de masa en el Sistema Internacional es el kilogramo (kg). Algunas maneras comunes de medir la masa:
- Balanza de comparación: una balanza clásica compara la masa de un objeto con masas patrón; en la práctica mide la masa gravitatoria, pero en el mismo punto del campo gravitatorio las lecturas son proporcionales a la masa real.
- Métodos inerciales: miden cómo acelera un objeto bajo una fuerza conocida (por ejemplo, usando F = ma) o por el periodo de oscilación de un sistema masa-resorte.
Diferencia entre masa y peso
Es habitual confundir masa y peso. Las diferencias clave son:
- Masa: cantidad de materia y medida de inercia; es una magnitud escalar y su unidad es el kilogramo (kg).
- Peso: fuerza con la que la gravedad atrae una masa; es un vector (dirección hacia el centro del campo gravitatorio) y su unidad en el SI es el newton (N). Se calcula, en aproximación clásica, como P = m·g, donde g es la aceleración debida a la gravedad local.
Inercia y momento de inercia
La inercia lineal (la resistencia a cambiar la velocidad) está cuantificada por la masa. En movimiento rotacional existe un análogo llamado momento de inercia, que depende no solo de la masa total sino de cómo está distribuida respecto al eje de rotación. Ambos conceptos reflejan la tendencia de la materia a mantener su estado de movimiento.
Conservación de la masa y nota sobre relatividad
En física clásica se usa a menudo la idea de conservación de la masa en procesos químicos y mecánicos. Sin embargo, en física moderna la masa y la energía son intercambiables según la famosa relación E = mc²: la energía de un sistema contribuye a su masa total. En procesos nucleares o a velocidades cercanas a la de la luz hay que tener en cuenta esta equivalencia; en cambio, para la mayoría de situaciones cotidianas la distinción clásica entre masa y energía es suficiente.
En resumen: la masa mide la inercia y la cantidad de materia (unidad kg), mientras que el peso es la fuerza gravitatoria (unidad N) que actúa sobre esa masa y depende del entorno gravitatorio.
Unidades de masa
La unidad de masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo, que se representa con el símbolo "kg". Las fracciones y múltiplos de esta unidad básica son el gramo (la milésima parte de un kg, símbolo "g") y la tonelada (mil kg), entre otras muchas.
En algunos campos o aplicaciones, es conveniente utilizar diferentes unidades para simplificar las discusiones o los escritos. Por ejemplo,
- Los físicos atómicos se ocupan de las diminutas masas de los átomos individuales y las miden en unidades de masa atómica.
- Los joyeros trabajan normalmente con pequeñas joyas y piedras preciosas cuyas masas se miden tradicionalmente en quilates, que corresponden a 200 mg o 0,2 g.
- Las masas de las estrellas son muy grandes y a veces se expresan en unidades de masas solares.
Las unidades tradicionales todavía se encuentran en algunos países: unidades imperiales como la onza o la libra eran de uso generalizado en el Imperio Británico. Algunas de ellas siguen siendo populares en Estados Unidos, que también utiliza unidades como la tonelada corta (2.000 libras, 907 kg) y la tonelada larga (2.240 libras), que no debe confundirse con la tonelada métrica (1.000 kg).
Conservación de la masa y relatividad
La masa es una propiedad intrínseca del objeto: no depende de su volumen ni de su posición en el espacio, por ejemplo. Desde hace mucho tiempo (al menos desde los trabajos de Antoine Lavoisier en la segunda mitad del siglo XVIII), se sabe que la suma de las masas de los objetos que interactúan o de las sustancias químicas que reaccionan se conserva a lo largo de estos procesos. Esto sigue siendo una excelente aproximación para la vida cotidiana e incluso para la mayoría de los trabajos de laboratorio.
Sin embargo, Einstein ha demostrado a través de su teoría especial de la relatividad que la masa m de un objeto que se mueve a una velocidad v con respecto a un observador debe ser mayor que la masa del mismo objeto observado en reposo m 0con respecto al observador. La fórmula aplicable es
m = m 0 1 - ( v 2 / c 2 ) {\displaystyle m={\frac {m_{0}} {{sqrt {1-(v^{2}/c^{2})}}}} 
donde c representa la velocidad de la luz. Este cambio de masa sólo es importante cuando la velocidad del objeto con respecto al observador se convierte en una gran fracción de c.
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Autor
AlegsaOnline.com Masa: definición física, inercia y diferencia con el peso Leandro Alegsa
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