MASA Cuando escuchamos la palabra "masa", seguramente pensamos en algo relacionado con comida (masa para las tortas fritas o para los tallarines, masas como sinónimo de "pastelitos"). En algunos lugares, decir que algo es "una masa" es considerarlo muy aburrido ("la película fue una masa, casi me duermo"). Vemos que hay muchos significados para esa palabra. Nosotros nos referimos a la masa desde el punto de vista de la Física. En ese sentido podemos decir que la masa es la magnitud que se mide con una balanza de platillos de brazos iguales. Esta es una definición operacional, pues define la magnitud describiendo el proceso que se debe realizar para medirla. PARA HACER Construir una balanza puede ser muy sencillo. Se necesita un soporte vertical que sostenga una varilla (puede ser de madera) por el centro de éste (estrictamente el llamado "centro de gravedad"), formando una cruz, de manera que la varilla pueda moverse hacia los lados (girar) con el menor rozamiento posible. De cada extremo de la varilla se cuelga un platillo no muy pesado (puede ser una tapa de bollón, de plástico, sujeta a la varilla de sus bordes por hilos). Para determinar mejor la posición de equilibrio (a la cual se debe llegar cuando las masas en ambos platillos son iguales, y que es la misma que cuando no hay cuerpos en éstos) se fija un alambre rígido o una aguja larga un poco por debajo del centro de la varilla, y perpendicular a ésta. Como necesitarás cuerpos de masa conocida puedes usar bolsitas con arena, monedas, o clips, cuyas masas puedes determinar con otra balanza (la de un comercio, por ejemplo). Por supuesto que en el proceso de construcción, o el de medición, puedes encontrar dificultades, pero resolverlos también es parte de la diversión. PARA PROFUNDIZAR El hecho de que los cuerpos estén "sumergidos" en el aire hace que éstos reciban un empuje hacia arriba (similar a lo que ocurre en el agua), que depende de su volumen. En la mayoría de los casos ese empuje es tan pequeño que no se considera, pero, en teoría, puede introducir un error en la determinación de la masa. Todos los cuerpos se atraen entre si, de forma que esa atracción es mayor cuanto mayor sea su masa y menor su separación. por ejemplo, la atracción que sufre un cuerpo en Júpiter es 2,53 veces mayor que en la Tierra, porque la masa de Júpiter es 318 veces mayor que la de la Tierra, pero su radio solo 11 veces mayor. Esta concepción de masa es conocida como "masa gravitatoria" (relacionada con la mayor o menor atracción gravitatoria). También se puede concebir a la masa como relacionada con la "dificultad" que presenta un cuerpo para cambiar su velocidad cuando actúa sobre él una fuerza determinada (a mayor masa, menor cambio de velocidad en un mismo tiempo). en este caso se habla de "masa inercial". Se puede demostrar que la masa gravitatoria y la inercial son equivalentes, pero no lo haremos aquí por ser un poco complejo. SEGUIR EG La unidad de masa en el Sistema Internacional es el kilogramo (kg), que es la masa de un cuerpo (considerado "patrón", o referencia) que se conserva en Francia. Es usual utilizar otras unidades, como el gramo, o el miligramo. La masa es una propiedad de los cuerpos, y permanece sin cambio en los procesos mecánicos y químicos. PARA HACER ¿Se conserva la masa de agua al pasar de sólida a líquida? Puedes buscar una respuesta utilizando la balanza que construiste en "PARA HACER I", o con alguna otra que puedas conseguir (de cocina, en un comercio, etc). Puedes determinar la masa de un trozo de hielo con su recipiente, dejarlo derretir y medir nuevamente la masa. ¿A qué conclusión llegas? ¿Hay cambios de masa en los cambios de estado? Cuando agregamos sal de mesa al agua y agitamos, la sal aparentemente "desaparece" (en realidad se disuelve). ¿quiere decir que la masa de sal también "desaparece"? ¿Cómo podríamos contestar a esto? ¿Es la misma la masa de agua más la de sal por separado que la de la mezcla agua-sal? Puedes pensar y ejecutar un procedimiento para averiguarlo. Si un cuerpo cambia de forma: ¿cambiará su masa? Por ejemplo, puedes trabajar con un trozo de plasticina, dándole diversas formas y determinando la masa en cada caso. Si la temperatura es lo suficientemente alta, las sustancias que forman un huevo de gallina sufren cambios químicos (es lo que ocurre al cocinarlo). Puedes hallar la masa antes y después de los cambios químicos que ocurren durante la cocción y comparar. ¿Hay algún cambio? PARA PROFUNDIZAR Si no hay pérdidas en un sistema, su masa permanece inalterada. En los procesos nucleares, no obstante, hay pérdidas medibles de masa que se relacionan con un gran desprendimiento de energía. La relación entre la energía desprendida y el cambio de masa está dada por la ecuación E=mc 2, que indica que esa energía es igual al cambio de masa por el cuadrado de la velocidad de la luz (que es 3,0x10 8 m/s), es decir, 9,0x1016 m2/s2 = 90.000.000.000.000.000 lo que confirma que pequeños cambios de masa producen enormes desprendimientos de energía. Por otra parte, a velocidades muy altas (cercanas a la de la luz), se produce una notoria variación de la masa de un cuerpo, tal como predice la teoría de la Relatividad de Einstein. SEGUIR En el lenguaje común no se hace distinción entre masa y peso (es más, solo se habla de peso). Aunque éstos están relacionados, es necesario distinguirlos claramente. La masa (dijimos) es una propiedad de los cuerpos, que permanece inalterada en los procesos mecánicos o químicos, mientras que el peso es una fuerza que actúa sobre los cuerpos (atracción gravitatoria), y, por lo tanto, puede cambiar. En el Sistema Internacional la masa se mide en kg, y el peso, por ser una fuerza, se mide en Newton (N). Podemos medir el peso, por ejemplo, con un resorte graduado, que se estire más cuanto mayor sea la fuerza aplicada en él. PARA ENTENDER MÁS ¿Qué ocurre con la medida de masa y la de peso de un mismo cuerpo si cambiamos de lugar en el Sistema Solar? Por ejemplo, supongamos un cuerpo que en la Tierra tiene una masa de 1 kg y un peso de 9,8 N, en la Luna, en Júpiter y en Mercurio. en la Tierra en la Luna en Júpiter en Mercurio PARA PROFUNDIZAR MÁS El peso se mide en Newton, que es la fuerza neta que debe actuar sobre un cuerpo de 1kg de masa para que éste cambie de velocidad 1m/s en cada segundo. FIN *AUTOR : Humberto Martínez -.Profesor de Física. Egresado de I.P.A. DISEÑO INFORMÁTICO: Mirel Nervenis - Profesora de Química e Informática. Melo - Cerro Largo - Uruguay - Agosto 2002