Masa y peso.

La masa es la cantidad de materia que contiene un objeto. Está relacionada con el número y clase de las partículas que lo forman.

1) En el Sistema Internacional de Unidades (SI) la masa se mide en kg (kilogramos) pero los químicos la suelen usar en g (gramos). ¿Podrías dar una respuesta a esto?

2) No confundas la masa con el tamaño (volumen) ya que hay objetos muy grandes que tienen muy poca masa, y otros que son muy pequeños que tienen mucha masa. Escribe en tu cuaderno un objeto grande con muy poca masa y otro pequeño con mucha masa. ¿A qué se debe este fenómeno?

El peso es una fuerza y por tanto se mide en N (Newtons). En concreto el peso es una fuerza llamada gravitatoria, es decir que se debe a la atracción que ejerce el planeta sobre el objeto que se encuentra en su superficie. 

En la superficie de cada planeta o satélite existe un valor del campo gravitatorio que crea ese planeta o satélite y que actúa sobre todos los objetos que hay en su superficie. En el caso de la Tierra el campo gravitatorio en la superficie, o resumiendo, la gravedad tiene este valor:

 g = 9,8 N/kg

Este valor indica que una masa de 1 kg se ve atraída por la Tierra por una fuerza de 9,8 N.

Para saber el peso en la superficie de la Tierra de cualquier objeto, basta con multiplicar la masa (kg) x 9,8 (N/kg) y el resultado serán N. 

Por ejemplo, una tomate de 300 g de masa ¿qué peso tendrá?

m= 300 g = 0,3 kg y por lo tanto...

p= 0,3 kg x 9,8 N/kg = 2,94 N 

En conclusión nuestro tomate NO pesa 300 g ni 0,3 kg, sino que pesa 2,94 N, es decir aproximadamente 3 N

3) Pero...., nosotros hablamos así: "Pedro pesa 45 kg" o "Esta manzana pesa 250 g"... ¿Es correcto? Explica con tus palabras tu respuesta.

El motivo de la contrariedad, o mejor dicho del error es que existe otra unidad para el peso llamada kg-f (kilogramos-fuerza) o sencillamente kp (kilopondios). 

1 kg-f = 1 kp = 9,8 N

Ahora el peso de nuestro tomate, expresado en kp será:

p= 2,94 N x 1 kp/9,8N = 0,3 kp....

Es decir es el mismo número de la masa (kg) pero expresado como peso en kp. Observa que instrumentos que miden el peso también tienen mal las unidades:

¿Cómo se mide el peso? En el laboratorio empleamos un dinamómetro que está basado en el alargamiento de un muelle para medir el peso en función de la masa del objeto que se cuelgue.

4) ¿Tiene que ver la gravedad con la existencia de atmósfera? Discute esta pregunta con tu compañero y llegad a una respuesta única.

5) Calcula la masa de un objeto que tiene un peso de 250 N

6) Calcula el peso de un objeto de 25 g 

¿Serán la masa y el peso iguales en diferentes planetas? Cada planeta o satélite tiene sus propias características, y por tanto cada uno tiene un campo gravitatorio en su superficie. Un mismo objeto, con la misma masa, tendrá diferente peso en cada planeta.

7) Usando esta simulación quiero que determines el valor del campo gravitatorio en los diferentes planetas o satélites. Puedes usar como referencia la masa de nuestro tomate: m= 300 g (no gr , ni tampoco gr.)

8) Cuando tengas los valores del campo gravitatorio de cada uno de los planetas y la Luna, calcula la relación de peso del tomate en estas situaciones:

• Marte / Tierra
• Neptuno / Tierra
• Venus / Tierra
• Tierra / La Luna

En realidad los valores del campo gravitatorio en cada planeta dependen de algunas de sus características. 

8) Señala qué factores crees que afectan al campo gravitatorio y cuáles no: color del planeta, distancia a la Tierra, distancia al Sol, radio del planeta, diámetro del planeta, volumen, masa del planeta, rugosidad de la superficie, presencia o no de atmósfera, brillo con el que lo vemos en el cielo.

¿Habrá algún modo experimental de comprobar esta dependencia directamente - es decir midiendo-? ¿E indirectamente? Explica tu respuesta.

9) ¿Qué sucede al subir? Para explicarlo te propongo que analices esta imagen y extraigas tus conclusiones y las anotes en tu cuaderno.

• ¿Cuánto vale el campo gravitatorio en el centro de la Tierra?
• Desde el centro de la Tierra hasta la superficie, el campo gravitatorio, ¿crece o decrece?
• ¿En qué punto el campo gravitatorio es máximo?
• ¿El campo gravitatorio aumenta o disminuye al subir? 
• ¿Por qué las "flechitas" van hacia el centro? 
• ¿Por qué las "flechitas" no son iguales?

Te voy a contar un secreto, el campo gravitatorio en la superficie sólo depende del radio y de la masa de cada planeta. 

Y te cuento qué es cada "letra":

• G = constante de gravitación universal. Su valor es G=6.67·10^-11 Nm²/kg.
• M = masa de la Tierra. Su valor es 5,972 × 10^24 kg
• R = radio de la Tierra. Su valor es de 6.371 km

11) Con estos datos, podrás calcular cuánto valdrá el campo gravitatorio en la superficie de la Tierra. ¡Adelante con los cálculos! (Cuida las unidades y la notación científica, y emplea el método que trabajamos en clase para escribir con notación científica en la calculadora). El resultado lo redondeas a dos decimales.

12) Y ahora tu sólo/a... ¡Vamos a Júpiter!. Busca en la red los datos necesarios de Júpiter y calcula:

• Su campo gravitatorio (en la superficie)
• El peso del tomate en Júpiter (N y kp) ¿aguantaría sin estallarse?
• El peso de una persona de 60 kg de masa en Júpiter. ¿Aguantarían sus piernas para mantenerlo en pie?