07 mayo 2009

La eterna pregunta... ¿Qué pesa más un kilo de paja o un kilo de hierro?

La respuesta a la pregunta “¿qué pesa más: un kilo de hierro o un kilo de paja?” suele ser, evidentemente, que ambos pesan igual. Pero tal afirmación no es del todo cierta, o, por lo menos, si en un lado de la balanza ponemos un kilo de hierro y en el otro colocamos paja hasta equilibrarla, no es verdad que el peso de ambos sea el mismo, aunque la balanza esté equilibrada. En realidad, el peso de la paja es mayor.

 ¿Por qué? ¿Cómo es posible? El hierro y la paja están sumergidos en aire. El aire es un fluido y, por lo tanto, cumple el principio de Arquímedes. Así pues, el peso del hierro y de la paja sumergidos en aire no es su peso real sino el peso aparente, es decir, su peso real menos el empuje ascendente ejercido por el aire...

¿Es lo mismo la masa y el peso? 

La masa de un cuerpo es una propiedad característica del mismo, que está relacionada con el número y clase de las partículas que lo forman. Se mide en kilogramos (kg) y tambien en gramos, toneladas, libras, onzas, etc.

El peso de un cuerpo es la fuerza con que lo atrae la Tierra y depende de la masa del mismo. Un cuerpo de masa el doble que otro, pesa tambien el doble. Se mide en Newtons (N) y también en kg-fuerza, dinas, libras-fuerza, onzas-fuerza, etc. Peso = masa * aceleración de la gravedad (9,8)

El kg es por tanto una unidad de masa, no de peso. El peso se mide en  Kilogramos fuerza o kilopondios. Sin embargo, muchos aparatos utilizados para medir pesos (básculas, por ejemplo), tienen sus escalas graduadas en kg en lugar de kg-fuerza. Esto no suele representar, normalmente, ningún problema ya que 1 kg-fuerza es el peso en la superficie de la Tierra de un objeto de 1 kg de masa. Por lo tanto, una persona de 60 kg de masa pesa en la superficie de la Tierra 60 kg-Fuerza. Sin embargo, la misma persona en la Luna pesaría solo 10 kg-fuerza, aunque su masa seguiría siendo de 60 kg. (El peso de un objeto en la Luna, representa la fuerza con que ésta lo atrae)   Si ponemos en dos básculas iguales 1 kg de plomo y 1 kg de paja, ¿marcarán lo mismo? Por tanto,  una masa de 1 kg de plomo y 1 kg de paja pesan lo mismo: 1 kg-fuerza. Parece por tanto que las dos básculas deberían de marcar igual. Sin embargo no es así, ya que una báscula no indica el peso del objeto que se coloca encima, sino la fuerza que él mismo hace sobre ella. ¿Qué marcaría la báscula si colocásemos sobre ella un globo de feria. Evidentemente y a pesar de tener peso (la Tierra lo atrae como a todos los objetos que tienen masa), la báscula no marcaría nada, porque el globo se iría volando y no haría ninguna fuerza sobre ella.

El hierro y la paja, no hacen la misma fuerza sobre la báscula aunque su peso sea igual. Esto se debe a que el aire los empuja hacia arriba con una fuerza distinta. Esto esta basado en el Principio de Arquímedes: cualquier objeto dentro del aire desaloja ese aire. Entonces sufre una fuerza, hacia arriba igual que el peso del aire que el objeto desaloja.

El aire, como todos los fluidos (gases y líquidos), ejerce una fuerza hacia arriba, denominada empuje, sobre los cuerpos que se encuentran en su interior. Esta fuerza es tanto mayor, cuanto mayor sea el volumen del cuerpo.

Como 1 kg de paja tiene un volumen mucho mayor que 1 kg de hierro, el empuje del aire sobre la paja es también mucho mayor que sobre el plomo.

La báscula que tiene la paja, marcará por tanto un poco menos.
La diferencia es pequeña, aproximadamente 1 g-fuerza.

1 comentario:

jesus andres dijo...

Si es que la física tiene estas cosas tan ilógicas.
Saludos,Ismael. Disfruto un montón con tu blog tan ameno.