(17) Masa
Galileo mostró convincentemente que los objetos pesados no caían
más rápido que los ligeros. Sin embargo, nadie podía
explicar porqué. Si una bola de hierro se arroja con mucha
más fuerza que una de madera del mismo tamaño, ¿por
qué no cae algo más rápido?
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| Newton resolvió la adivinanza proponiendo que la mayor cantidad
de materia en la bola de hierro tiene dos efectos diferentes: incrementa
el movimiento descendente, pero también aumenta su resistencia
al movimiento, a cualquier movimiento. El aumento de uno va emparejado
a un aumento del otro, teniendo como resultado que la bola pesada no
cae más rápido.
De acuerdo con Newton, cada objeto tiene dos propiedades independientes:
Newton fue el primero en darse cuenta de que cuando decimos, por ejemplo, que una bola de billar es "pesada", eso entraña dos cosas diferentes: (1) Es más difícil levantarla.La primera dificultad está asociada con la gravedad y es bastante familiar. La segunda se ve más claro cuando se mueve la bola horizontalmente, un tipo de movimiento donde la gravedad tiene mucha menor influencia. Cuando su brazo acelera la bola antes de lanzarla en la bolera, encuentra mucho más difícil suministrar la misma velocidad a una bola pesada que a una ligera. Del mismo modo, es mucho mas difícil de comenzar a rodar un carromato muy cargado que uno vacío. Por supuesto que se puede argumentar que el carromato
pesado es más difícil de mover porque empuja sobre el suelo
con un peso mayor, creando una mayor fricción que se opone al movimiento.
Muy cierto; no obstante, es también más difícil de
parar
el carromato en marcha cuando está cargado, aun cuando ahora la
fricción nos ayuda en nuestro esfuerzo. Es el hecho de que el carromato
cargado tiene una masa mayor lo que le da una mayor
inercia,
una mayor tendencia a oponerse a cualquier cambio en su estado de reposo
ó de movimiento constante en línea recta.
Medida de la Masa en una Estación EspacialEn 1973 la NASA puso en órbita la estación espacial Skylab y sus experimentos incluían una cuidadosa monitorización de la salud de la tripulación. Una medición importante fue la de la masa corporal de los astronautas. Aquí en la Tierra se podría llamar "peso corporal" y podría medirse pesando a una persona en una balanza. Sin embargo, las balanzas no funcionarán en la estación espacial. Usan la gravedad, equilibrando el cuerpo de los astronautas con un muelle calibrado ó con la fuerza de la gravedad en algunos pesos calibrados.No es correcto decir que la gravedad no existe en una nave espacial en órbita (si así fuera, la nave volaría fuera y nunca regresaría). Mejor, en el ambiente de "cero g" de la estación espacial, la gravedad está ya haciendo lo que puede moviendo la estación en su órbita y nada de esto es evidente dentro de la estación. Dado que la órbita es curvada, la primera ley no se violó por requerir una fuerza para mantenerla. ¿Como se puede medir allí la masa? Tenemos una pista en los relojes, todos necesitan algún tipo de dispositivo que mida el paso del tiempo. "El reloj de pié" usa un péndulo, cuyo movimiento atrás y adelante siempre necesita una cantidad fija de tiempo, dependiendo de su longitud. El movimiento del péndulo depende de la gravedad y no funcionará en un reloj de pulsera mecánico, el cual podría ponerse en diferentes posiciones. Es también inservible para medir el tiempo a bordo de un barco con balanceo y cabeceo, el usado era esencial para una navegación precisa antes de que los satélites se apropiaran del trabajo. Los relojes desarrollados originalmente para esos usos (vea el libro
"Longitud" de Dava Sobel) dependían en su lugar de una rueda
de contrapeso, girando periódicamente atrás y adelante,
a la derecha, luego a la izquierda y luego a la derecha de nuevo, contra
el muelle espiral. La gravedad no estaba implicada. Los modernos relojes
electrónicos reemplazan la rueda por un cristal de cuarzo vibrante,
comportándose un poco como un diapasón: el movimiento es
mucho más rápido, pero los circuitos transistorizados pueden
contar fácilmente las vibraciones, que son muy estables.
No tiene sentido hacer girar a un astronauta de aquí para allá como una rueda de reloj para determinar su masa corporal. No será solo un paseo desagradable, sino que deducir la masa de las observaciones es casi imposible ya que cada parte del cuerpo se mueve a diferente velocidad, dependiendo de su distancia al eje de rotación. Lo que si funciona es una oscilación atrás y adelante entre dos muelles. Como a la oscilación se le opone la inercia, cuanto mayor es la masa, más lento es el proceso y midiendo la frecuencia de la oscilación, se puede obtener una buena idea de la masa corporal. Un dispositivo de este tipo fue usado abordo el Skylab, donde los astronautas se sentaban en una silla de muelles que oscilaba atrás y adelante. Para más detalles sobre este experimento vea la siguiente sección. |
Página principal en Español (índice)Linea del Tiempo Glosario . Detalles Adicionales: #17a Medida de la Masa abordo de la Estación Espacial Skylab Próxima Etapa Normal: #18 Segunda Ley de Newton
Author and Curator: Dr. David P. Stern
Last updated 13 December 2001
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