Unidades de masa y peso

Unidades en kg

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Las cadenas del columpio sostienen todo el peso de la niña. Si uno se colocara detrás de ella en la parte inferior del arco y tratara de detenerla, estaría actuando contra su inercia, que surge puramente de la masa, no del peso.

En el uso cotidiano, la masa de un objeto se denomina a menudo su peso, aunque en realidad son conceptos y cantidades diferentes. En contextos científicos, la masa se refiere vagamente a la cantidad de “materia” de un objeto (aunque la “materia” puede ser difícil de definir), mientras que el peso se refiere a la fuerza que experimenta un objeto debido a la gravedad[1]. En otras palabras, un objeto con una masa de 1,0 kilogramos pesará 9,8 newtons (el newton es la unidad de fuerza, mientras que el kilogramo es la unidad de masa) en la Tierra (su masa multiplicada por la fuerza del campo gravitatorio). Su peso será menor en Marte (donde la gravedad es más débil), mayor en Saturno y despreciable en el espacio cuando esté lejos de cualquier fuente de gravedad significativa.

La fuerza del peso

A cuarenta pies bajo tierra en Gaithersburg, Maryland, en un laboratorio blanco y brillante que requiere tres llaves distintas para entrar, Estados Unidos almacena una preciosa colección de pequeños y brillantes cilindros metálicos que definen literalmente la masa de todo en este país.

Son hermosos, con acabados de espejo, y tengo que resistir el impulso de tocarlos. Si los tocara, podría contaminarlos con el aceite de mi piel y aumentar potencialmente su peso. Patrick Abbott, el “guardián del kilogramo” aquí en los Institutos Nacionales de Normas y Tecnología (NIST), me dice que esto sería muy malo.

El viernes, científicos de todo el mundo se reunieron en la Conferencia General de Pesos y Medidas en Versalles, Francia, y votaron para cambiar la definición de kilogramo, vinculándola a una constante universal de la naturaleza. El cambio entrará en vigor el 20 de mayo de 2019.

Una razón importante para el cambio es que la gran K no es constante. Ha perdido unos 50 microgramos (aproximadamente la masa de una pestaña) desde su creación. Pero, frustrantemente, cuando el Big K pierde masa, sigue siendo exactamente un kilogramo, según la definición actual.

Masa y peso

En el uso común, la masa de un objeto se denomina a menudo su peso, aunque en realidad son conceptos y cantidades diferentes. En contextos científicos, la masa es la cantidad de “materia” de un objeto (aunque la “materia” puede ser difícil de definir), mientras que el peso es la fuerza ejercida sobre un objeto por la gravedad[1]. En otras palabras, un objeto con una masa de 1,0 kilogramo pesa aproximadamente 9,81 newtons en la superficie de la Tierra, que es su masa multiplicada por la fuerza del campo gravitatorio. El peso del objeto es menor en Marte, donde la gravedad es más débil, y mayor en Saturno, y muy pequeño en el espacio cuando está lejos de cualquier fuente de gravedad significativa, pero siempre tiene la misma masa.

Los objetos en la superficie de la Tierra tienen peso, aunque a veces el peso es difícil de medir. Un ejemplo es un pequeño objeto que flota en el agua y que no parece tener peso, ya que es impulsado por el agua; pero se comprueba que tiene su peso habitual cuando se añade al agua en un recipiente que está totalmente apoyado y se pesa en una balanza. Así, el “objeto ingrávido” que flota en el agua transfiere en realidad su peso al fondo del recipiente (donde aumenta la presión). Del mismo modo, un globo tiene masa pero puede parecer que no tiene peso o incluso que tiene un peso negativo, debido a la flotabilidad en el aire. Sin embargo, el peso del globo y del gas de su interior simplemente se ha transferido a una gran zona de la superficie terrestre, lo que hace que el peso sea difícil de medir. El peso de un avión en vuelo se distribuye de forma similar al suelo, pero no desaparece. Si el avión está en vuelo nivelado, la misma fuerza de peso se distribuye a la superficie de la Tierra que cuando el avión estaba en la pista, pero repartida en un área mayor.

Unidades de peso

Una de las muchas cosas interesantes de los viajes al espacio exterior es la idea de la ingravidez. Si algo no está sujeto, flotará en el aire. Los primeros astronautas aprendieron que la ingravidez tenía efectos negativos en la estructura ósea. Si no había presión sobre las piernas, esos huesos empezaban a perder masa. El peso proporcionado por la gravedad es necesario para mantener los huesos sanos. En la actualidad, cada misión espacial cuenta con un equipo especialmente diseñado para que los astronautas no pierdan masa ósea.

La masa es una medida de la cantidad de materia que contiene un objeto. La masa de un objeto se hace en comparación con la masa estándar de 1 kilogramo. El kilogramo se definió originalmente como la masa de \ (1 \: \text{L}\) de agua líquida a \ (4^\text{o} \text{C}\) (el volumen de un líquido cambia ligeramente con la temperatura). En el laboratorio, la masa se mide con una balanza (véase más adelante), que debe calibrarse con una masa estándar para que sus mediciones sean precisas.

Otras unidades de masa comunes son el gramo y el miligramo. Un gramo es 1/1000 de un kilogramo, lo que significa que hay \ (1000 \: \text{g}\) en \ (1 \: \text{kg}\). Un miligramo es 1/1000 de un gramo, por lo que hay \(1000 \: \text{mg}\) en \(1 \: \text{g}\).