¿Cuántas veces pesas las cosas a lo largo del día? https://www.taringa.net/n5vdnwr511/caracteristicas-basculas-de-bano-pequena-y-a-un-precio-de-escandalo-l_32lesn 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 vas a comer llenando un cuenco de cereales. Si vas a mandar una carta o un bulto, seguramente lo lleves a una oficina de correos para que lo pesen. Cuando compras cosas en una tienda que es mejor una bascula analogica o una digital de comibles, 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 basa en un sistema de peso. (Las libras esterlinas e irlandesas, por ejemplo, originalmente pesaban precisamente una libra). Dado que gran parte de nuestro mundo se rige por el peso, es fundamental contar con métodos de pesaje precisos. Mas, ¿qué es precisamente el peso y de qué manera se mide en la práctica? Veámoslo más de cerca.
Foto: La manera más fácil de pesar: un juego de pesas de latón a la vieja usanza y una balanza para medir las cartas antes de enviarlas por correo. La balanza funciona como un balancín, oscilando 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 el momento en 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?
Cómo marchan las balanzas
¿Las libras no son una medida de fuerza y no de masa?
Más información
Peso y masa
Ya antes de continuar adelante, aclaremos la diferencia entre peso y masa. La mayoría de las veces, cuando hablamos 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 de qué manera 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 (colorado) es la fuerza que actúa sobre tu masa.
La masa es la cantidad de materia de la que está hecho algo. Las cosas grandes acostumbran a tener más masa que las pequeñas. Si tienes un trozo de hierro o cobre y lo llevas a diferentes lugares de la Tierra (o aun a la Luna) para medir su masa, siempre y en todo momento 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 trozo 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 tanto, las cosas pesan sólo una sexta parte en la Luna que en la Tierra, aunque su masa sea exactamente la misma en ambos lugares. ¿Por qué razón las cosas son más pesadas en la Tierra? Fundamentalmente porque la Tierra es mucho 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 kilos (kg) y el peso en newtons (N) y se convierte la masa en peso multiplicando por 10 aproximadamente (pues la fuerza de la gravedad en la Tierra es de unos diez newtons/kg). La mayoría de las veces, es admisible referirse a los pesos en unidades de masa (como kilos o libras) porque cualquier masa en la Tierra se convierte en un peso prácticamente de la misma forma. Jamás se oye a la gente decir cosas como "peso 700 newtons", aunque -a nivel científico hablando- deberían hacerlo.
¿Cuánto pesarías en Marte?
Astronautas de la NASA practican la flotación en ingravidez en el aeroplano simulador del cometa KC-135.
Foto: Lo que pesas depende de dónde te halles, como están verificando estos astronautas en un avión de entrenamiento. Simula la ingravidez haciendo inmersiones profundas cara la Tierra. Foto cortesía de la NASA en The Commons.
El sitio 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 desde la masa del planeta y su tamaño (su radio). Como es de esperar, un planeta más masivo, como Júpiter, te atraerá con considerablemente más fuerza que la Tierra, sencillamente por el hecho de que hay más "cosas" que tiran de tu cuerpo. Mas no es tan sencillo, por el hecho de que hay que rememorar que Júpiter es asimismo un planeta más grande que la Tierra (tiene un radio mayor). Esto tenderá a hacer que te atraiga menos, por el hecho de que si te sitúas 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 en cuenta estos dos factores opuestos, conseguimos la fuerza de la gravedad en la superficie de cada planeta (o estrella). Aquí tienes algunos para iniciar.
¿De qué manera se puede medir el peso?
El peso de un objeto se puede determinar con un instrumento llamado báscula.
Las balanzas de platillo viejas (en ocasiones denominadas balanzas) consisten literalmente en compensar 2 platillos de balanza con pesos conocidos en un platillo y el objeto que se desea pesar en el otro. En un género de balanza ligeramente 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 parecida a un balancín, hasta localizar un punto de equilibrio. Las balanzas de acero se idearon en la temporada romana, mas todavía se emplean en la actualidad. Los médicos y las enfermeras todavía los usan para pesar a los bebés pequeños.
Un pequeño timbal empleado 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 que el brazo esté horizontal y luego se lee el peso en la balanza. Foto de Tiffini M. Jones, cortesía de la Marina de los U.S.A..
Muchos chefs emplean balanzas de muelle en vez de balanzas de plato y pesas. Se pone el objeto a pesar en la parte superior de una plataforma móvil y ésta empuja hacia abajo, estirando o bien comprimiendo un muelle en su interior y haciendo virar una aguja alrededor de un dial (puede ver exactamente de qué manera 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 usa para pesarse suelen marchar de este modo. Te pones de pie en una plataforma y tu peso, empujando cara 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 produce. Por tanto, cuanto más pesas, más corriente fluye en el transductor. Un circuito electrónico conectado al transductor mide la corriente y la transforma en una medida de "peso" (realmente una medida de masa) en kilos, libras, piedras o bien cualquier otra unidad que elijas.
Una manzana pesada en una balanza electrónica de precisión.
Foto: Más formas de pesar: una balanza electrónica como esta mide con precisión con un sensor piezoeléctrico y muestra el resultado en una pantalla digital. Puede ver que esta manzana pesa 73,5 gramos. Al pulsar uno de los botones, esa medida se transforma de manera instantánea en onzas.
Los objetos grandes (como los camiones) son, obviamente, demasiado grandes para pesarlos con básculas o balanzas normales, pero sigue siendo importante pesarlos para revisar, por ejemplo, que no son demasiado pesados para transportarlos en aviones o bien 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 cilindros y más tienen que empujar hacia arriba para compensar el peso del camión con precisión. Puedes calcular el peso del camión a partir de la presión hidráulica de los tubos. Si conoces el peso en orden de marcha del camión (peso en orden de marcha o bien peso en vacío), que suele estar pintado en el lateral del vehículo, puedes calcular fácilmente el peso de su carga por sustracción.
Cómo 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. Si bien las balanzas miden la fuerza, dan medidas de masa en kilogramos, gramos, libras o lo que sea. Esto puede ser un poco confuso, pero es admisible por el hecho de que (como se ha explicado previamente) el peso y la masa están conectados de forma sencilla y de forma frecuente se utilizan indistintamente en la vida rutinaria.
Supongamos que tienes una sencilla báscula de cocina como esta. Si eres un curioso compulsivo (como ) y quitas el puntero y la esfera (sin romperlos en pedazos y destrozar la balanza en el proceso), verás el mecanismo que se oculta en el interior. Al cargar el platillo (o empujarlo con la mano), una plataforma oculta en el interior 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 manera transformamos ese estiramiento del muelle en una medida numérica?
Una naranja en la parte superior de una simple balanza de cocina. Mecanismo dentro de la balanza de cocina simple.
La plataforma móvil de la parte delantera es realmente una especie de engranaje de cremallera. La plataforma es la cremallera y el puntero de la balanza es el piñón. A medida que la plataforma (cremallera) se mueve hacia abajo, el piñón (el pequeño engranaje al que está unido el puntero) vira. En la foto de la izquierda se puede ver de qué manera ocurre esto. En la fotografía de la derecha, en la parte trasera de la balanza, se puede ver el potente y grueso muelle que se estira conforme la plataforma desciende. El mecanismo es de manera perfecta 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 viran 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?
En ocasiones recibo e mails de personas (generalmente de U.S.A.) 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) durante más de medio siglo y su actual Manual (cuarenta y cuatro-2013) incluye onzas, libras y piedras como unidades de masa, como el Laboratorio Nacional de Física del R. Unido. Todas 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 ferrocarril.
Foto: Estas básculas tradicionales se encuentran en una estación de ferrocarril en Bath, Inglaterra. Pueden pesar objetos de hasta 192 kg (24 piedras), lo suficiente como para que quepan dos adultos medios. Como la mayoría de las básculas, tienen dos diales que pueden dar una medida en unidades métricas (como los kilogramos) o imperiales (libras y piedras).
Es cierto que en las viejas mediciones imperiales la libra podía emplearse para medir la fuerza, y algunas personas hacen a veces la diferencia utilizando los términos "libra (masa)" (lb-m/lbm) o bien "libra avoirdupois" y "libra-fuerza" (lb-f/lbf). A los ingenieros, particularmente, les gusta hablar de libras como unidades de fuerza. No obstante, 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 (kilogramos para la masa y newtons para la fuerza), todo va a tener considerablemente más sentido.
Para saber más, le aconsejo que lea los artículos de Wikipedia sobre la libra (masa) y la libra (fuerza). Fíjate en lo confuso que resulta el anticuado sistema de la libra (fuerza) cuando empiezas a utilizarlo.