Medición de masa y peso con las leyes de Newton

Revisión de las leyes de Newton

Antes de poner en práctica las leyes del movimiento de Newton, asegurémonos de recordar cuáles son. La Primera Ley de Newton es la idea de inercia , o que un cuerpo en movimiento permanece en movimiento mientras que un objeto en reposo permanece en reposo. La Segunda Ley de Newton es la idea de que la fuerza es igual a la masa por la aceleración. Finalmente, la Tercera Ley de Newton establece que para cada acción hay una reacción igual y opuesta.

Entonces, ¿qué tienen que ver todas estas leyes con la búsqueda de masa y peso? Todo. Sin embargo, de las tres leyes del movimiento, con mucho, la más útil para nuestros propósitos es la segunda ley. Dicho esto, mantenga esos otros dos frescos en su cabeza también, ya que podemos referirnos a ellos para justificar cualquier declaración que hagamos.

¿Qué es la masa?

Digamos que tengo un coche con una masa de 1.000 kilogramos. ¿Y eso que significa? ¿No podría simplemente decir que el coche pesa 1.000 kilogramos? En realidad no. La masa es una medida de la cantidad de materia presente en un objeto. Al decir que mi automóvil tiene una masa de 1.000 kilogramos, estoy diciendo que no importa a dónde lleve ese automóvil, siempre habrá la misma cantidad de masa allí. Las únicas formas en que puedo cambiar la masa de ese automóvil sería ponerle un kit de carrocería personalizado, agregar a la masa, o llevar un mazo a la cosa, reduciendo la masa.

Resolviendo para masa

La Segunda Ley del Movimiento de Newton nos permite resolver la masa si conocemos la aceleración y la fuerza del objeto. Recuerde, la fuerza es igual a la masa por la aceleración. Por lo tanto, si dividimos la fuerza por la aceleración, la respuesta resultante debería darnos la masa del objeto en cuestión. Vamos a intentarlo. Digamos que mi automóvil tiene una fuerza de 9800 newtons (N) , la unidad que se usa para medir la fuerza, en el suelo. Recuerde que la aceleración debida a la gravedad es de 9,8 metros por segundo al cuadrado. Sabemos que tiene una fuerza en el suelo debido a la Tercera Ley de Newton, la de reacciones iguales y opuestas, ¿verdad?

Resolvamos las matemáticas. 9800 newton dividido por 9,8 metros por segundo al cuadrado deja 1000 kilogramos. Recuerda que un newton es igual a un kilogramo metro por segundo al cuadrado. Mira, es más corto llamarlos ‘newtons’.

¿Qué es el peso?

Entonces, ¿qué es el peso? En pocas palabras, el peso es la fuerza que tenemos debido a la gravedad. Por eso la gente puede ser ingrávida en el espacio; están sujetos a cantidades reducidas de gravedad. En la Luna, alguien pesa 1/6 de lo que pesa en la Tierra debido al hecho de que la gravedad en la Luna es solo 1/6 del total en la Tierra.

De hecho, podemos llevar esto aún más lejos. Digamos que estabas en el monte Everest, la montaña más alta del mundo. Del mismo modo, su gemelo idéntico estaba de pie a orillas del Mar Muerto, la tierra más baja del planeta. Al nivel del mar, ambos pesan lo mismo. Sin embargo, debido a que la fuerza de gravedad es más fuerte en el Mar Muerto que en el Monte Everest, tu gemelo pesa más que tú. Es importante destacar que todavía tienes la misma masa.

Resolviendo el peso

Dado que el peso es simplemente una cuestión de fuerza, solo tenemos que insertar los números relevantes en la fórmula para averiguar cuál es la diferencia de peso para usted y su gemelo. Digamos que ambos tienen una masa de 75 kilogramos y, para los propósitos de este experimento, la aceleración debida a la gravedad en el Monte Everest es de 9,7 metros por segundo al cuadrado, mientras que en el Mar Muerto es de 9,9 metros por segundo al cuadrado. (Estos valores son un poco exagerados, pero creo que preferirías una ligera exageración a más decimales). En el Mar Muerto, tu gemelo tiene una fuerza de 742,5 newtons. Mientras tanto, en la cima del monte Everest, su fuerza es de 727,5 newtons. En resumen, pesas 15 newtons menos. Eso equivale a alrededor de 3 libras.

Resumen de la lección

En esta lección, usamos las leyes del movimiento de Newton, específicamente, la segunda ley del movimiento , para resolver la masa y el peso . Recuerde que la masa es una medida de la cantidad de materia presente en un objeto, mientras que el peso es una medida de la fuerza de gravedad sobre un objeto. Esto significa que podemos resolver la fuerza (o el peso) como igual a la masa multiplicada por la aceleración por el peso, mientras que la masa es igual a la fuerza dividida por la aceleración.

Las tres leyes de Newton

1. La Primera Ley de Newton es la idea de que un cuerpo en movimiento permanece en movimiento mientras que un objeto en reposo permanece en reposo.
2. La Segunda Ley de Newton es la idea de que la fuerza es igual a la masa por la aceleración.
3. La Tercera Ley de Newton establece que para cada acción hay una reacción igual y opuesta.

Los resultados del aprendizaje

Después de ver esta lección, debería poder:

• Explica las leyes de Newton
• Resumir cómo usar las leyes de Newton para medir masa y peso

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