Concepto de masa


Supongamos que aplicamos una determinada fuerza constante a dos cuerpos distintos, cuyas variables respectivas denotaremos con los subíndices 1 y 2. Dichos cuerpos cambiarán su velocidad con aceleraciones distintas. La relación entre sus aceleraciones será, de acuerdo con la ecuación de la segunda ley de Newton, inversamente proporcional a la relación entre sus masas:



Si cogiéramos otra fuerza, las aceleraciones serían distintas de las anteriores, pero su cociente seguiría siendo el mismo. La segunda ley de Newton nos asegura, de acuerdo con la experiencia, que la relación anterior, no depende de la fuerza utilizada, sino únicamente de los cuerpos de que se trate.

Podemos elegir la masa de un cuerpo determinado como referencia y obtener la masa de todos los otros cuerpos mediante la ecuación anterior. La masa definida de esta forma recibe el nombre de inercial, pues su valor nos indica la inercia, la resistencia que ejerce el cuerpo a cambiar de velocidad.

La teoría de Newton supone que la masa inercial de un cuerpo es constante, no cambia con el movimiento. A velocidades ordinarias se cumple excepcionalmente bien. No obstante, a velocidades altas, comparables a la de la luz, las correcciones relativistas a la teoría de Newton nos dicen que la masa de un cuerpo depende de su velocidad. En este texto, y de acuerdo con la física clásica, la masa de todo cuerpo se supondrá constante.

Una propiedad interesante de la masa es la de ser aditiva. O sea, que si tenemos un objeto formado por la unión de otros dos, su masa es igual a la suma de las masas de éstos.

Por último, sabemos experimentalmente que la masa total de las sustancias que intervienen en las reacciones químicas se conserva. Teniendo en cuenta los cambios sustanciales de estructura que se dan en dichos procesos, es lógico interpretar la masa de un cuerpo como una medida de la cantidad de materia que contiene.

La observación de Galileo de que todos los cuerpos caen con la misma aceleración muestra que la fuerza con la que la Tierra atrae a los objetos es proporcional a sus masas inerciales. Esto no tendría que haber sido así necesariamente (la fuerza eléctrica, por ejemplo, es proporcional a la carga, no a la masa) y cabría la posibilidad de que experimentos muy precisos mostraran que la atracción gravitatoria no fuera estrictamente proporcional a la masa inercial. Por ello, se define la masa gravitatoria como la constante de proporcionalidad con que la fuerza gravitatoria actúa sobre un cuerpo.

Cuando medimos la masa de un cuerpo con una balanza, de hecho estamos midiendo su masa gravitatoria, pues estamos comparando la atracción gravitatoria de diversos cuerpos. Las observaciones de Galileo, y los experimentos más recientes, nos dicen que las masas inercial y gravitatoria son iguales, resultado que se conoce como principio de equivalencia.

La unidad de masa en el Sistema Internacional es el kilogramo (kg). Éste se define como la masa de una pesa de platino iridiado que se conserva en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas de París.


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