Física Fundamental: Masa, Peso y Gravitación
¿Qué diferencia existe entre la masa y el peso de un cuerpo?
La masa es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo, mientras que el peso es una medida de la fuerza que es causada sobre el cuerpo por el campo gravitatorio.
¿Qué relación hay entre la gravedad, el peso y la masa?
La masa es la cantidad de materia que posee un cuerpo y se mide en kilogramos (kg).
La gravedad es la aceleración con la que la Tierra atrae a los cuerpos, y se mide en metros por segundo al cuadrado (m/s²).
La fuerza con la que la Tierra atrae a un cuerpo de masa «m» (es decir, el peso) viene dada por la Segunda Ley de Newton: P = m · g.
¿Cómo varían la masa, el peso y la gravedad de un cuerpo dependiendo del lugar del universo donde nos encontremos?
Tu masa es la misma, no importa si estás en la Tierra, en la Luna o flotando en el espacio, porque la cantidad de materia de la que estás hecho no cambia.
Sin embargo, tu peso depende de cuánta fuerza gravitatoria esté actuando sobre ti en ese momento. Si permanecemos en la Tierra, la gravedad es siempre la misma, con lo que siempre tendremos el mismo peso.
Ejemplo: Nuestra masa en la Luna sería la misma que en la Tierra, pero nuestro peso no, ya que la gravedad de la Luna es menor. Por lo tanto, nuestro peso sería menor en la Luna que en la Tierra.
¿Cómo cambia la fuerza de atracción gravitatoria según las magnitudes de las que depende?
Entre dos cuerpos aparece una atracción denominada fuerza gravitatoria, que depende de sus masas y de la separación entre ambos.
La fuerza gravitatoria disminuye con el cuadrado de la distancia, es decir, que ante un aumento de la separación, el valor de la fuerza disminuye al cuadrado (Ley de la Gravitación Universal).
¿Cómo puede afectar la atmósfera a la caída libre de los objetos?
La atmósfera genera una resistencia a la caída de los objetos. Esta resistencia depende, entre otras variables, de la densidad del aire.
Si la presión atmosférica aumenta, aumenta la densidad del aire; aumentará entonces la resistencia a la caída. En consecuencia, los objetos caerán más lentamente.
Ejemplo de Caída Libre con Resistencia del Aire
Dejamos caer dos objetos de diferente masa, pero igual densidad y forma, desde la misma altura. ¿Cuál llegará a tierra antes? Solo una de estas frases es verdadera, ¿cuál?
- El que tiene más masa.
- El que tiene más peso.
- Todos dos a la vez porque ofrecen la misma resistencia al aire y caen con la misma aceleración.
Aceleración y Fuerza Resultante
La fuerza resultante es una fuerza que por sí sola produciría el mismo efecto que todo el sistema de fuerzas actuantes.
Energía Cinética (Ec)
Cuando un cuerpo está en movimiento, posee energía cinética, ya que al chocar contra otro puede moverlo y, por lo tanto, producir un trabajo.
Para que un cuerpo adquiera energía cinética o de movimiento, es decir, para ponerlo en movimiento, es necesario aplicarle una fuerza. Cuanto mayor sea el tiempo que esté actuando dicha fuerza, mayor será la velocidad del cuerpo y, por lo tanto, su energía cinética también será mayor.
Fórmula de la Energía Cinética
Ec = ½ · m · v²
- Ec = Energía Cinética
- m = Masa
- v = Velocidad
Energía Potencial (Ep)
Es el tipo de energía mecánica asociada a la posición o configuración de un objeto.
Fórmula de la Energía Potencial Gravitatoria
Ep = m · g · h = Masa × Aceleración de la gravedad × Altura
Energía Mecánica (Em)
Es la energía producida por fuerzas de tipo mecánico, como la elasticidad, la gravitación, etc., y la poseen los cuerpos por el hecho de moverse o de encontrarse desplazados de su posición de equilibrio. Puede ser de dos tipos: energía cinética y energía potencial (gravitatoria y elástica).
Fórmula de la Energía Mecánica
Principio de Conservación de la Energía
El principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; solo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.
¿De qué variables dependen los diferentes tipos de energía que hemos estudiado?
Se le llama variable a aquel elemento de un algoritmo, fórmula o proposición que representa un elemento no especificado de un determinado conjunto. A este conjunto se lo conoce bajo el nombre de universo de la variable y cada uno de sus elementos es un valor de la variable.
Existen distintos tipos de variables, algunos de ellos son:
Tipos de Variables
- Variable Independiente: Los valores de este tipo de variables no dependen de otras. Son representadas en el eje de las abscisas y en las funciones con la letra x.
- Variable Dependiente: Los valores de estas variables, en cambio, son determinados por los que adquieran las otras variables. Se las representa en el eje de las ordenadas y se las representa con la letra y en las funciones.
-
Variables Cuantitativas: Estas variables se expresan por medio de un número, lo que permite utilizarlas para operaciones aritméticas. Dentro de estas encontramos dos clases:
- Continua: Este tipo de variables puede adquirir valores existentes entre dos números.
- Discreta: Esta variable no puede adquirir valores intermedios entre dos números, sino aislados.
-
Variables Cualitativas: Hacen alusión a aquellas cualidades que no se pueden medir numéricamente. Dentro de estas variables encontramos dos clases:
- Variable Cualitativa Ordinal o Cuasicuantitativa: Este tipo de variables presentan modalidades no numéricas en las que hay un orden.
- Variable Cualitativa Nominal: En este tipo de variables, en cambio, las modalidades no numéricas no pueden ser ordenadas bajo ningún criterio.
Verificación de Conceptos
La unidad de energía en el Sistema Internacional es el Joule. V F
La energía cinética de un cuerpo es más grande cuanto mayor es la velocidad con que se mueve. V F