¿Cuántas veces pesas las cosas durante el día? Si estás a dieta, lo más probable es que te subas a la báscula cada mañana para revisar tus progresos. Si desayunarás, es posible que ponderes lo que vas a comer llenando un cuenco de cereales. Si vas a enviar una carta o bien un paquete, seguramente lo lleves a una oficina de correos para que lo pesen. Cuando compras cosas en una tienda de comibles, el precio que pagas por la mayor parte de los productos se basa en su peso. En algunos países, incluso el dinero que tienes en el bolsillo se fundamenta en un sistema de peso. (Las libras esterlinas y también irlandesas, por poner un ejemplo, originalmente pesaban precisamente una libra). Dado que una gran parte de nuestro planeta se rige por el peso, es fundamental contar con métodos de pesaje precisos. Mas, ¿qué es exactamente el peso y cómo 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 ya 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 que la aguja del centro se equilibra exactamente (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
Antes de proseguir adelante, aclaremos la diferencia entre peso y masa. La mayoría de las veces, cuando charlamos 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 suelen tener más masa que las pequeñas. Si tienes un trozo de hierro o cobre y lo llevas a diferentes lugares de la Tierra (o incluso a la Luna) para medir su masa, siempre y en todo momento obtendrás exactamente 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 ligeramente en toda la Tierra, por lo que, si bien el trozo de hierro tenga 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 consiguiente, las cosas pesan solo una sexta parte en la Luna que en la Tierra, aunque su masa sea la misma en los dos lugares. ¿Por qué razón las cosas son más pesadas en la Tierra? Esencialmente por el hecho de que la Tierra es considerablemente 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 kilogramos (kg) y el peso en newtons (N) y se convierte la masa en peso multiplicando por diez aproximadamente (por el hecho de que la fuerza de la gravedad en la Tierra es de unos diez newtons/kg). La mayor parte de las veces, es aceptable referirse a los pesos en unidades de masa (como kilogramos o libras) porque cualquier masa en la Tierra se transforma en un peso prácticamente de exactamente la misma manera. Jamás se oye a la gente decir cosas como "peso setecientos newtons", aunque -a nivel científico hablando- deberían hacerlo.
¿Cuánto pesarías en Marte?
Astronautas de la NASA practican la flotación en ingravidez en el avión simulador del cometa KC-135.
Foto: Lo que pesas depende de dónde te halles, como están comprobando estos astronautas en un avión de adiestramiento. Simula la ingravidez haciendo inmersiones profundas hacia la Tierra. Fotografía 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 estrella), que podemos calcular desde la masa del planeta y su tamaño (su radio). Como es de aguardar, 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. Pero 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, porque 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 presente estos 2 factores opuestos, obtenemos la fuerza de la gravedad en la superficie de cada planeta (o estrella). Acá 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 antiguas (a veces llamadas balanzas) consisten literalmente en compensar 2 platillos de balanza con pesos conocidos en un platillo y el objeto que se quiere pesar en el otro. En un género de balanza tenuemente 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 semejante a un balancín, hasta localizar un punto de equilibrio. Las balanzas de acero se idearon en la época romana, mas aún se utilizan hoy día. 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 el momento en que el brazo esté horizontal y después se lee el peso en la balanza. Foto de Tiffini M. Jones, cortesía de la Marina de los E.U..
Muchos chefs usan balanzas de muelle en vez de balanzas de plato y pesas. Se coloca el objeto a pesar en la parte superior de una plataforma móvil y ésta empuja hacia abajo, estirando o comprimiendo un muelle en su interior y haciendo girar una aguja en torno a un dial (puede ver exactamente de qué manera funciona 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 acostumbran a marchar así. Te pones de pie en una plataforma y tu peso, empujando hacia abajo, comprime un sensor de presión llamado transductor piezoeléctrico. Se trata de una especie de cristal que genera una corriente eléctrica cuando se aprieta: cuanto más se empuja, más corriente genera. Por ende, 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 kilogramos, libras, piedras o cualquier otra unidad que escojas.
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 setenta y tres con cinco gramos. Al pulsar uno de los botones, esa medida se transforma instantáneamente en onzas.
Los objetos grandes (como los camiones) son, obviamente, demasiado grandes para pesarlos con básculas o bien balanzas normales, pero sigue siendo importante pesarlos para revisar, por poner un 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 cilindros hidráulicos. Cuanto más pesado es el camión, mayor es la fuerza que ejercitan los tubos y más tienen que empujar cara arriba para compensar el peso del camión con exactitud. 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 acostumbra a estar pintado en el lateral del vehículo, puedes calcular de forma fácil el peso de su carga por sustracción.
De qué forma 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 porque (como se ha explicado previamente) el peso y la masa están conectados de manera sencilla y frecuentemente se emplean de forma indistinta en la vida rutinaria.
Supongamos que tienes una sencilla báscula de cocina como esta. Si eres un curioso apremiante (como yo) y quitas el puntero y la esfera (sin romperlos en pedazos y destruír la balanza en el proceso), vas a ver el mecanismo que se esconde 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, mas ¿de qué forma convertimos 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 en realidad una especie de engranaje de cremallera. La plataforma es la cremallera y el puntero de la balanza es el piñón. Conforme la plataforma (cremallera) se mueve hacia abajo, el piñón (el pequeño engranaje al que está unido el puntero) gira. En la fotografía de la izquierda se puede ver de qué manera ocurre esto. En la foto de la derecha, en la parte posterior de la balanza, se puede ver el potente y grueso muelle que se estira conforme la plataforma desciende. El mecanismo es perfectamente lineal: si se pone el doble de peso en que peso es mejor analgico o digital 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 sencilla. Muelle dentro de una simple báscula electrónica.
¿No son las libras una medida de fuerza y no de masa?
De vez en cuando recibo correos electrónicos de personas (por norma general 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 primordiales 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 (44-dos mil trece) incluye onzas, libras y piedras como unidades de masa, de la misma manera que el Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido. Todas las básculas que fotografié para este artículo tienen escalas marcadas en kilogramos y gramos (por una parte) y piedras, libras y onzas (por el otro), mostrando la equivalencia entre ellas: todas son unidades de masa.
Grandes balanzas mecánicas en una estación de ferrocarril.
Foto: Estas básculas este lugar tradicionales se hallan en una estación de ferrocarril en Bath, Inglaterra. Pueden pesar objetos de hasta ciento noventa y dos kg (veinticuatro piedras), lo bastante para que quepan 2 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 verdad que en las viejas mediciones imperiales la libra podía emplearse para medir la fuerza, y algunas personas hacen en ocasiones la diferencia usando los términos "libra (masa)" (lb-m/lbm) o bien "libra avoirdupois" y "libra-fuerza" (lb-f/lbf). A los ingenieros, en particular, les agrada charlar de libras como unidades de fuerza. Sin embargo, si 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 y cada una de las unidades imperiales, es mejor evitarla en la ciencia moderna. Si se utilizan las unidades métricas del SI (kilos para la masa y newtons para la fuerza), todo tendrá 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 trasnochado sistema de la libra (fuerza) en el momento en que empiezas a emplearlo.