¿Cuántas veces pesas las cosas a lo largo del día? Si estás a dieta, lo más probable es que te subas a la báscula cada mañana para revisar tus progresos. Si vas a desayunar, es posible que ponderes lo que comerás llenando un cuenco de cereales. Si vas a enviar una carta o bien un bulto, seguramente lo lleves a una oficina de correos a fin de que lo pesen. Cuando compras cosas en una tienda de comestibles, el precio que pagas por la mayor parte de los productos se basa en su peso. En ciertos países, incluso el dinero que tienes en el bolsillo se fundamenta en un sistema de peso. (Las libras esterlinas y también irlandesas, por ejemplo, originalmente pesaban precisamente una libra). Dado que gran parte de nuestro planeta se rige por el peso, es fundamental contar con métodos de pesaje precisos. Mas, ¿qué es exactamente el peso y de qué forma se mide en la práctica? Veámoslo más de cerca.
Foto: La forma más fácil de pesar: un juego de pesas de latón a la vieja usanza y una balanza para medir las cartas ya antes de mandarlas por correo. La balanza funciona como un balancín, fluctuando de un lado a otro hasta el momento en que el peso del platillo izquierdo es igual al del platillo derecho. Se pone la carta en un platillo y se ponen unas pesas en el otro hasta que la aguja del centro se equilibra precisamente (apunta cara abajo). Estas balanzas están expuestas en la histórica Saltram House del National Trust, en Devon (Inglaterra).
Contenido
Peso y masa
¿Cuánto pesarías en Marte?
¿Cómo se puede medir el peso?
De qué manera funcionan las balanzas
¿Las libras no son una medida de fuerza y no de masa?
Más información
Peso y masa
Antes de proseguir adelante, aclaremos la diferencia entre peso y masa. La mayor parte de las veces, cuando charlamos de peso, nos referimos a la masa. Los kilogramos, las libras, las piedras, las onzas y los gramos son unidades de masa, no de peso. Entonces, ¿cuál es la diferencia?
Obra de arte que muestra cómo una persona con masa es atraída por la gravedad de la Tierra (peso).
Obra de arte: La masa (azul) es la cantidad de "materia" de la que estás hecho. El peso (rojo) es la fuerza que actúa sobre tu masa.
La masa es la cantidad de materia de la que está hecho algo. Las cosas grandes suelen tener más masa que las pequeñas. Si tienes un pedazo de hierro o bien cobre y lo llevas a diferentes lugares de la Tierra (o incluso a la Luna) para medir su masa, siempre conseguirás el mismo resultado.
El peso es una medida de la fuerza de gravedad que actúa sobre una determinada cantidad de masa. La fuerza de gravedad varía sutilmente en toda la Tierra, por lo que, aunque el pedazo de hierro tenga exactamente la misma masa, su peso varía: puede pesar un poco más en Bangladesh que en el Tíbet. ¿Y en la Luna? En la Luna, la fuerza de la gravedad es aproximadamente una sexta parte de la que hay en la Tierra. Por lo tanto, las cosas pesan solo una sexta parte en la Luna que en la Tierra, si bien su masa sea exactamente la misma en los dos lugares. ¿Por qué razón las cosas son más pesadas en la Tierra? Fundamentalmente por el hecho de que la Tierra es considerablemente más masiva que la Luna. Atrae los objetos con más fuerza y eso les da más peso.
Si se usan unidades métricas (y del SI), se mide la masa en kilogramos (kg) y el peso en newtons (N) y se convierte la masa en peso multiplicando por 10 aproximadamente (por el hecho de que la fuerza de la gravedad en la Tierra es de unos 10 newtons/kg). La mayor parte de las veces, es admisible referirse a los pesos en unidades de masa (como kilogramos o libras) porque cualquier masa en la Tierra se convierte en un peso prácticamente de igual manera. Nunca se oye a la gente decir cosas como "peso setecientos newtons", si bien -a nivel científico hablando- deberían hacerlo.
¿Cuánto pesarías en Marte?
Astronautas de la NASA practican la flotación en ingravidez en el avión simulador del cometa KC-ciento treinta y cinco.
Foto: Lo que pesas depende de dónde te encuentres, como están comprobando estos astronautas en un aeroplano de adiestramiento. Simula la ingravidez haciendo inmersiones profundas hacia la Tierra. Foto cortesía de la NASA en The Commons.
El sitio web del Exploratorium tiene una pequeña página en la que puedes calcular tu peso en otros mundos. Funciona tomando tu peso en la Tierra y ajustándolo según la fuerza de gravedad de cada planeta (o bien estrella), que podemos calcular a partir de la masa del planeta y su tamaño (su radio). Como es de esperar, un planeta más masivo, como Júpiter, te atraerá con mucha más fuerza que la Tierra, simplemente pues hay más "cosas" que tiran de tu cuerpo. Pero no es tan fácil, pues hay que recordar que Júpiter es asimismo un planeta más grande que la Tierra (tiene un radio mayor). Esto tenderá a hacer que te atraiga menos, pues si te ubicas en la superficie de Júpiter, hay una mayor distancia entre tu cuerpo y el centro del planeta: estás más lejos, con lo que la gravedad de Júpiter tira menos de ti. Teniendo presente estos 2 factores opuestos, obtenemos la fuerza de la gravedad en la superficie de cada planeta (o estrella). Acá tienes algunos para empezar.
¿De qué forma se puede medir el peso?
El peso de un objeto se puede determinar con un instrumento llamado báscula.
Las balanzas de platillo viejas (a veces denominadas balanzas) consisten literalmente en compensar dos platillos de balanza con pesos conocidos en un platillo y el objeto que se desea pesar en el otro. En un tipo de balanza sutilmente diferente, llamada balanza de acero, se cuelga un platillo de un extremo de un brazo metálico y se mueve un peso a lo largo del otro extremo, de forma semejante a un balancín, hasta encontrar un punto de equilibrio. Las balanzas de acero se inventaron en la época romana, mas todavía se usan hoy día. Los médicos y las enfermeras todavía los utilizan para pesar a los bebés pequeños.
Un pequeño timbal utilizado para medir cartas en una oficina de correos.
Foto: Formas de pesar: empleo de un acerico para medir el peso de las cartas. Se ponen las cartas en el platillo, se mueve la pesa deslizante hasta el momento en que el brazo esté horizontal y después se lee el peso en la balanza. Fotografía de Tiffini M. Jones, cortesía de la Marina de los U.S.A..
Muchos cocineros usan balanzas de muelle en vez de balanzas de plato y pesas. Se pone el objeto a pesares en la parte superior de una plataforma móvil y esta empuja cara abajo, estirando o bien comprimiendo un muelle en su interior y haciendo girar una aguja cerca de un dial (puede ver exactamente de qué forma marcha en el cuadro de abajo).
Aún más cómodas que las balanzas de muelle son las balanzas electrónicas, que dan el peso al momento en forma de lectura digital. Las balanzas que la gente utiliza para pesarse acostumbran a marchar de esta forma. Te pones de pie en una plataforma y tu peso, empujando hacia abajo, comprime un sensor de presión llamado transductor piezoeléctrico. Se trata de una suerte de cristal que genera una corriente eléctrica cuando se aprieta: cuanto más se empuja, más corriente genera. Por consiguiente, cuanto más pesas, más corriente fluye en el transductor. Un circuito electrónico conectado al transductor mide la corriente y la convierte en una medida de "peso" (en realidad una medida de masa) en kilos, libras, piedras o cualquier otra unidad que elijas.
Una manzana pesada en una balanza electrónica de precisión.
Foto: Más formas de pesar: que peso es mejor analgico o digital una balanza electrónica como ésta mide con precisión con un sensor piezoeléctrico y muestra el resultado en una pantalla digital. Puede ver que esta manzana pesa setenta y tres con cinco gramos. Al pulsar uno de los botones, esa medida se convierte por un instante en onzas.
Los objetos grandes (como los camiones) son, evidentemente, demasiado grandes para pesarlos con básculas o balanzas normales, mas sigue siendo esencial pesarlos para comprobar, por ejemplo, que no son demasiado pesados para transportarlos en aviones o barcos. Los camiones se pesan conduciéndolos sobre unas pasarelas metálicas llamadas básculas puente, que se apoyan en unos tubos hidráulicos. Cuanto más pesado es el camión, mayor es la fuerza que ejercen los tubos y más deben empujar hacia arriba para equilibrar el peso del camión con exactitud. Puedes calcular el peso del camión a partir de la presión hidráulica de los cilindros. Si conoces el peso en orden de marcha del camión (peso en orden de marcha o peso en vacío), que suele estar pintado en el lateral del vehículo, puedes calcular fácilmente el peso de su carga por sustracción.
De qué manera marchan las básculas
Las básculas miden cuánto pesa algo, y lo hacen midiendo la fuerza que existe entre el objeto que se pesa y el planeta Tierra. Aunque las balanzas miden la fuerza, dan medidas de masa en kilogramos, gramos, libras o lo que sea. Esto puede ser un tanto confuso, pero es admisible pues (como se ha explicado previamente) el peso y la masa están conectados de forma sencilla y con frecuencia se utilizan de forma indistinta en la vida cotidiana.
Pongamos que tienes una fácil báscula de cocina como esta. Si eres un curioso apremiante (como ) y quitas el puntero y la esfera (sin romperlos en pedazos y destrozar la balanza en el proceso), vas a ver el mecanismo que se oculta en el interior. Al cargar el platillo https://zenwriting.net/m2xlmpx519/andiquest-cuandaacute-ntas-veces-pesas-las-cosas-durante-el-dandiacute-a-si (o bien empujarlo con la mano), una plataforma oculta dentro de la balanza se desliza cara abajo, estirando un potente muelle al hacerlo. Cuanto más pesado es el objeto, más lo empuja la gravedad cara abajo y más se estira el muelle. Hasta aquí todo bien, pero ¿de qué forma transformamos ese estiramiento del muelle en una medida numérica?
Una naranja en la parte superior de una simple balanza de cocina. Mecanismo en la balanza de cocina simple.
La plataforma móvil de la parte delantera es realmente una suerte de engranaje de cremallera. La plataforma es la cremallera y el puntero de la balanza es el piñón. Conforme la plataforma (cremallera) se mueve hacia abajo, el piñón (el pequeño engranaje al que está unido el puntero) vira. En la fotografía de la izquierda se puede ver de qué forma ocurre esto. En la foto de la derecha, en la parte posterior de la balanza, se puede ver el potente y grueso muelle que se estira a medida que la plataforma desciende. El mecanismo es con perfección lineal: si se pone el doble de peso en la balanza, el muelle se estira el doble, la cremallera se mueve el doble y el piñón y la aguja giran alrededor del dial el doble.
Puntero y piñón de cremallera en una balanza de cocina fácil. Muelle dentro de una simple báscula electrónica.
¿No son las libras una medida de fuerza y no de masa?
Algunas veces recibo correos electrónicos de personas (normalmente de Estados Unidos) que leen este artículo y se quejan de que he definido las libras como una medida de masa; para ellos, las libras son una medida de fuerza. Oficialmente, esto es un error: las principales organizaciones encargadas de sostener los estándares de medición definen las libras como medidas de masa: el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE.UU. (ya antes Oficina Nacional de Estándares de EE.UU.) ha definido la libra como una medida de masa (1 libra = 0,453 kg) a lo largo de más de medio siglo y su actual Manual (44-dos mil trece) incluye onzas, libras y piedras como unidades de masa, como el Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido. Todas y cada una de las básculas que fotografié para este artículo tienen escalas marcadas en kilos y gramos (por un lado) y piedras, libras y onzas (por el otro), mostrando la equivalencia entre ellas: todas y cada una son unidades de masa.
Grandes balanzas mecánicas en una estación de tren.
Foto: Estas básculas tradicionales se hallan en una estación de tren en Bath, Inglaterra. Pueden pesar objetos de hasta ciento noventa y dos kg (veinticuatro piedras), lo suficiente como para que quepan 2 adultos medios. Como la mayoría de las básculas, tienen 2 diales que pueden dar una medida en unidades métricas (como los kilogramos) o bien imperiales (libras y piedras).
Es cierto que en las antiguas mediciones imperiales la libra podía emplearse para medir la fuerza, y ciertas personas hacen en ocasiones la diferencia utilizando los términos "libra (masa)" (lb-m/lbm) o bien "libra avoirdupois" y "libra-fuerza" (lb-f/lbf). A los ingenieros, en particular, les agrada hablar de libras como unidades de fuerza. Sin embargo, si usted es un científico, es mejor no entrar en este juego; la libra es una unidad muy confusa con un bagaje histórico innecesariamente confuso y, como todas las unidades imperiales, es mejor evitarla en la ciencia moderna. Si se emplean las unidades métricas del SI (kilos para la masa y newtons para la fuerza), todo tendrá mucho más sentido.
Para saber más, le recomiendo que lea los artículos de Wikipedia sobre la libra (masa) y la libra (fuerza). Fíjate en lo confuso que resulta el trasnochado sistema de la libra (fuerza) cuando empiezas a usarlo.