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9

En Física hablamos de masa, inercia…, ¡de tántas cosas! Pero, son...

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (2)

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Cuando hablamos de masa, nos estamos refiriendo a la medida de la inercia de un cuerpo, es decir, su resistencia a la aceleración. Todos sabemos la inmensa cantidad de combustible que se necesita para enviar al espacio exterior a esos transbordadores que llevan suministros y astronáutas al espacio exterior para el mantenimeinto de la Estación Espacial Internacional. El esfuerzo, es vencer la masa que se quiere transportar hasta que esta, alcanzando los 11 km/s de velocidad, pueda escapar de la fuerza de gravedad de la Tierra y poder así, cumplir con su cometido.

De acuerdo con las leyes de Newton del movimiento, si dos masas distintas, m1 y m2, son hechas colisionar en ausencia de cualquier otra fuerza, ambas experimentaran la misma fuerza de colisión. Si los dos cuerpos adquieren aceleraciones a1 y a2, como resultado de la colisión, entonces m1 a1 = m2 a2. Esta ecuación permite comparar dos masas. Si una de las masas se considera como una masa estándar, la masa de todas las demás puede ser medida comparándola con esta masa estándar. El cuerpo utilizado para este fin es un cilíndro de un kilógramo de una aleación de platino iridio. llamado el estándar internacional de masa. La masa definida de esta forma es llamada masa inercial del cuerpo.

Las masas también se pueden definir midiendo la fuerza gravitacional que producen. Por tanto, de acuerdo con la ley de gravitación de Newton, mg = Fd2 / MG, donde M es la masa de un cuerpo estándar situado a una distancia d del cuerpo de masa mg; F es la fuerza gravitacional entre ellos, y G es la constante gravitacional. La masa definida de esta forma es la masa gravitacional. En el siglo XIX, Roland Eötvös (1848-1919) demostró experimentalmente que las masas inerciales y gravitatorias son indistinguibles, es decir, m1 = mg.

Aunque la masa se define formalmente utilizando el concepto de inercia,  es medida habitualmente por gravitación. El peso (W) de un cuerpo es la fuerza con la que un cuerpo es atraído gravitacionalmente a la Tierra, corregido por el efecto de la rotación, y es igual al producto de la masa del cuerpo y la aceleración en caída libre (g), es decir, W = mg.

masapeso002

            Kilogramo patrón.

El kilogramo (unidad de masa) tiene su patrón en: la masa de un cilindro fabricado en 1880, compuesto de una aleación de platino-iridio (90 % platino – 10 % iridio), creado y guardado en unas condiciones exactas, y que se guarda en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas en Sevres, cerca de París.

masapeso001
Una balaza mide solo cantidad de masa.

La masa es la única unidad que tiene este patrón, además de estar en Sevres, hay copias en otros países que cada cierto tiempo se reúnen para ser regladas y ver si han perdido masa con respecto a la original.

No olvidemos que medir es comparar algo con un patrón definido universalmente.

¿Y el peso?

De nuevo, atención a lo siguiente: la masa (la cantidad de materia) de cada cuerpo es atraída por la fuerza de gravedad de la Tierra. Esa fuerza de atracción hace que el cuerpo (la masa) tenga un peso, que se cuantifica con una unidad diferente: el Newton (N).

La UNIDAD DE MEDIDA DEL PESO ES EL NEWTON (N)

Entonces, el peso es la fuerza que ejerce la gravedad sobre una masa y ambas magnitudes son proporcionales entre sí, pero no iguales, pues están vinculadas por el factor aceleración de la gravedad.

En el lenguaje común, el peso y la masa son frecuentemente usados como sinónimos; sin embargo, para fines científicos son muy diferentes. La masa es medida en kilogramos; el peso, siendo una fuerza, es medido en newtons (símbolo N. Unidad del SI de la fuerza, siendo la fuerza requerida para comunicar a una masa de un kilogramo una aceleración de 1 m s –2). Es más, el peso depende de donde sea medido, porque el valor de g es distintos en diferentes puntos de la superficie de la Tierra. La masa, por el contrario, es constante donde quiera que se mida, sujeta a la teoría especial de la relatividad. De acuerdo con esta teoría, publicada por Albert Einstein en 1905, la masa de un cuerpo es una medida de su contenido total de energía.

Energía cinética
Energía potencial gravitatoria
Energía potencial elástica
Energía química

Por tanto, si la energía del cuerpo crece, por ejemplo, por un aumento de su energía cinética o temperatura, entonces su masa también crece. De acuerdo con esta ley, un aumento de energía ΔE está acompañado de un aumento de masa Δm, en conformidad con la ecuación de masa-energía  Δm = ΔE/c2, donde c es la velocidad de la luz. Por tanto, si un kilo de agua se eleva de temperatura en 100 K, su energía interna aumentará en 4 x 10 –12 kg. Este es, por supuesto, un incremento despreciable y la ecuación de masa-energía es sólo significativa para energías extremadamente altas. Por ejemplo, la masa de un electrón es siete veces mayor si se mueve con relación a un observador al 99% de la velocidad de la luz.

Ya sabemos que, se ha comprobado una y mil veces que, la teoría de Einstein de la relatividad especial es cierta en el sentido de que, al ser la velocidad de la luz el límite de velocidad del Universo, nada puede ir más rápido que la luz, cuando un cuerpo viaja a velocidades cercanas a la de la luz, a medida que se acerca a ella, puede ver como su masa aumenta, ya que, la energía de movimiento se convierte en masa al no poder conseguir su objetivo de marchar más rápido que la luz.

En los anillos enterrados en las entrañas de la Tierra, haces de partículas son lanzadas a la velocidad de la luz para que colisionen y, su peso aumenta conforme se van acercando a ese límite marcado por el universo.

La masa relativista de un cuerpo medida por un observador (un físico del LHC que mide el aumento de masa de los protones a medida que adquieren velocidad en el acelerador de partículas del CERN) con respecto al cual este cuerpo se mueve. De acuerdo con la teoría de Einstein, la masa m de un cuerpo moviendose a velocidad v está dada por  m = m0/√ (1 – v2 / c2), donde m0 es su masa en reposo y c es la velocidad de la luz. La masa relativista solo difiere significativamente de la masa en reposo si su velocidad es una fracción apreciable  de la velocidad de la luz. Si v = c/2, por ejemplo, la masa relativista es un 15% mayor que la masa en reposo.

Según las consecuencias obtenidas en el proyecto Manhattan, lo que sí es seguro es que, una pequeña fracción de materia, contiene una gran cantidad de energía. Según nos decía Asimov: “…un sólo gramo de materia se podría convertir en energía eléctrica que bastaría para mantener luciendo continuamente una bombilla de 100 vatios durante unos 28.200 años. O bien, la energía que representa un sólo gramo de materia es equivalente a la que se obtendría de quemar unos 32 millones de litros de gasolina”.

Una cosa si que nos puede quedar muy clara: Aunque sabemos algunas cosas sobre la masa y lo que entendemos por la energía, no podemos decir que, al día de hoy, “sepamos de verdad”, lo que la masa y la energía son.

Seguiremos aprendiendo. Sin embargo, nunca dejes de tener en cuenta que, lo que es cierto hoy, mañana será una verdad distinta. Todo dependen de la teoría aceptada en el momento, toda vez que, con el paso del tiempo las ideas evolucionan y todo es mejorables a medida que nuestros conocimientos avanzan. Así que la idea que podamos tener de Gravedad, masa, energía e inercia, mañana podría ser distinta a la que hoy podamos tener.

emilio silvera

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Esta entrada fue publicada el martes, 9 de diciembre de 2014 a las 6:36 y está clasificada bajo: Física. Puede hacer un seguimiento de los comentarios de esta entrada gracias al feed RSS 2.0. Puede dejar un comentario, o enviar un trackback desde su sitio.
 

  1. 1
    emilio silvera
    el 9 de diciembre del 2014 a las 11:24

    Hablando de la Gravedad, la masa y de la inercia, me viene a la mente el trabajo científico de nuestro Contertulio Ramón Márques, que, para que tengáis una noción de sus ideas, aquí os dejo un pequeño resumen que, por su interés, os recomiensdo leer:
    “El Efecto frenado”

    Ponencia presentada el 8-IX-06 en la Sociedad de Gravitación y Relatividad español, Encuentro Internacional (ERE2006). Mallorca.

    Einstein, en las ecuaciones de la relatividad general, se aparta de tres premisas: 1 / equivalencia entre la inercia, la gravedad y la masa. 2 / La distorsión del espacio para la masa, y la equivalencia entre masa y distorsión espacial. 3 / La equivalencia entre la gravedad y el movimiento uniformemente acelerado. Desde este punto de vista conceptual y pre-relativista es donde tengo algo que añadir. Trato de postular el efecto de frenado como equivalente a la gravedad. Entonces resulta que hacen más comprensible la gravedad, la inercia, el movimiento uniformemente acelerado y también la masa.

    Palabras clave:

    Efecto de frenado, el espacio vibratorio en expansión, Higgs’field, gravedad, masa, inercia, la energía oscura, materia oscura.

    1. Introducción

    Hablo como filósofo especializado en cuántica y relativista Física, y presento el efecto de frenado como premisa una gravity’ s.

    Empiezo desde el mirador que hay un aspecto de doble cara a los grandes descubrimientos de la física: la concepción axiomática anterior y las ecuaciones matemáticas posteriores o la verificación objetiva.

    Mi objetivo es discutir el aspecto intuitivo de la gravedad, nuestra comprensión de la misma.
                 
    2. Los precedentes a las instalaciones de Einstein

    Voy a recordar: Galileo, Newton y Riemann.
     
    Galileo siente una relación proporcional o equivalencia entre la inercia y masa.

    Newton estableció la ley de la gravedad y las leyes del movimiento. Con la Ley de

    La gravedad, la proporcionalidad de la gravedad y la masa se hizo evidente. Con su primera ley del movimiento, Newton postuló la inercia de los objetos a permanecer en reposo o en movimiento. Con su segunda ley del movimiento, Newton estableció que la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza que impulsó a que e inversamente proporcional a su masa.

    Riemann entiende una relación entre las fuerzas y la distorsión de la geometría espacial, y abrió la puerta para que el espacio curvo y múltiples dimensiones dentro de Física y Matemáticas.

    3. Los locales de pre-relativistas de Einstein, podemos resumir en tres premisas:

    • La masa es equivalente a la inercia, y la masa es equivalente a la gravedad
    • La masa es equivalente a la distorsión espacial
    • La gravedad es equivalente al movimiento uniformemente acelerado.
     
    4. ascensor de Einstein

    En cuanto a la gravedad como un equivalente al movimiento uniformemente acelerado, sabemos que los efectos de la aceleración que simulan la gravedad.

    El ejemplo más famoso es el de el ascensor Einstein explicó.

    El caso es que, para Einstein, la gravedad es un movimiento uniformemente acelerado.

    En ese sentido, la nueva premisa de que estoy tratando de agregar, el efecto de frenado, añade un toque diferente: la gravedad no es un movimiento uniformemente acelerado, sólo atrae en un movimiento uniformemente acelerado. Como, igualmente, la gravedad no es una distorsión espacial, causa distorsión espacial. Esto es lo que ahora explicaré.

    5. Objetos que llevan la gravedad sí mismos

    Imaginemos dos vectores de fuerza continua que interactúan y tiran en direcciones opuestas.
    Uno actúa como el freno de la otra.
    Pero ahora vamos a llegar más cerca de la partícula subatómica y sus alrededores.
    Es importante concebir la partícula como un vibratorio compleja capaz de manifestarse con su fuerza interactivo correspondiente.
    Y es importante concebir el espacio como una llena, lejos de la idea de vacío.

    6. El efecto de frenado
    Necesitamos dos vectores de fuerza continuos para interactuar, tirando en direcciones opuestas, de modo que uno actúa como un freno para el otro: el espacio y el complejo vibratorio de la partícula.

    6.1 Espacio

    Creo que el espacio tiene una naturaleza vibratoria y se está expandiendo. Nombro vibratoria expansión del espacio.

    6.2 complejo vibratorio de la partícula

    Una partícula, o su complejo vibratorio correspondiente, es una gran acumulación de energía en un espacio muy pequeño, y esto implica la existencia de fuerzas centrípetas o vectores de contención. Veo las fuerzas interactivas como una manifestación de esta función centrípeta.

    El efecto de frenado es la interacción de estos dos vectores: el espacio y el complejo vibratorio de las partículas. Un espacio a la velocidad de la luz.

    El efecto de frenado, que complejo vibratorio de la partícula ejerce sobre el espacio vibratorio en expansión, es la gravedad.

    7. El efecto de frenado es consistente con los hechos.

    7.1 es compatible con las tres premisas pre-relativistas antes mencionados:

    El efecto de frenado es consistente con la primera premisa: La masa es equivalente a la inercia, y la masa es equivalente a la gravedad. El efecto de frenado crea la inercia, la gravedad y la masa. El efecto de frenado es consistente con la segunda premisa: La masa es equivalente a la distorsión espacial. La distorsión es una consecuencia del efecto de frenado como fuerza continua.

    El efecto de frenado es consistente con la tercera premisa: La gravedad es un movimiento uniformemente acelerado. Es capaz de conferir una atracción uniformemente acelerado movimiento, debido a esta fuerza de atracción constante. El movimiento uniformemente acelerado es el efecto, no es la causa.

    En general, la declaración de que el efecto de frenado, la inercia, la gravedad, la distorsión espacial, movimiento uniformemente acelerado y la masa son equivalentes se hace comprensible.

    7.2 El efecto de frenado es consistente con la gravedad y, de manera hipotética, considero

    que es coherente con el resto de las fuerzas interactivas: fuerza electromagnética, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil.

    Desde lejos se presenta como la gravedad de frenado, y de cerca (al lado del receptor adecuado) se presenta como la fuerza electromagnética correspondiente, la fuerza nuclear fuerte o fuerza nuclear débil.

    8. ¿Cómo se produce el efecto de frenado
    Siempre como un punto de vista de un filósofo:

    8.1 que sabemos sobre el giro o el efecto de rotación, y sabemos de las fuerzas interactivas del complejo vibratorio de la partícula. Podemos entender que todo esto es como la punta del iceberg de esta realidad vibratoria complejo.

    8.2. Los cálculos relativistas han dado la partícula una enorme concentración de energía, a partir del cual las fuerzas interactivas son sólo una parte insignificante.

    Tiene sentido de entender que esta gran concentración de energía tiene que implicar un efecto de aspiración giratorio, la recopilación de esta energía, a fin de preservar la diferencia de energía con respecto al espacio vibratorio en expansión.
    Tiene sentido para comprender un vector centrípeta para el efecto de frenado.
     
    8.3. La ecuación de Schrödinger está en el centro de la concepción cuántica.

    Cuando esta realidad vibratoria indetectable interactúa con el receptor adecuado, el llamado colapso de onda se lleva a cabo.

    En este momento el complejo vibratorio va desde indetectable a presentarse como partículas de material, con todas sus propiedades interactivas, y mi entendimiento es que entonces el vector centrípeta que provoca el efecto de frenado se manifiesta.
      
    9. Consideraciones finales

    Es lógico pensar que una gran concentración de energía, como la que se produce en el interior de la partícula, interactúa con su entorno y ejerce un efecto de frenado.

    Pero yo, como filósofo, lo que quiero destacar es principalmente el efecto de frenado como mecanismo esquemática de la gravedad. Y creo que tenemos un gran reto por delante de nosotros, el reto matemático para este nuevo-la premisa efecto de frenado.

    Por último, considero oportuno mencionar algunas ideas o teorías que creo en una línea similar al efecto de frenado expuesto para mí:

    • Leonardo Fernández-Jambrina, Presidente de SEGRE, afirma que la gravedad premisa es igual movimiento uniformemente acelerado no es una teoría consistente.
     
    • Existe el campo de Higgs y la formación de la masa de la materia.

    • Existe la teoría de Puthoff, Haisch y Rueda, y la interacción con Zero-Point-Field.

    • Existen las teorías escalares de la gravitación y las teorías que hacen uso de un campo escalar para el Universo.

    10. Consideraciones Presente (septiembre-26-2014)

    10.1 La ampliación del espacio vibratorio ha probado y aceptado. En julio del 2012 fue descubierto el Higgs’boson y la’space Higgs. Un espacio vibratorio demostrada. Ya a finales de 1999 se observa la aceleración de las galaxias distand. En total, un espacio vibratorio en expansión, que hablo hace muchos años.

    10.02 Ahora el Higgs’ Higgs están en estudio, buscando sus funciones. Se acepta que dar masa a las partículas. I cosa que para el efecto de frenado que da la gravedad y al mismo tiempo la masa y la inercia.

    03.10 Misa es la gravedad, la fuerza de traslación y las fuerzas interactivas, en un complejo vibratorio, que percibimos como Matteria.

    10-4 I cosa que el espacio vibratorio expansión de movimiento también la traslación de las partículas en una fuerza continua que tienden a la aceleración. Este acceration puede simular la energía oscura.

      Lo que se ha presentado como enigmática energía oscura se vuelve muy claro en mi Cosmología. No es necesario recurrir a una nueva energía: el espacio vibratorio en expansión o campo de Higgs explica todo. Las partículas que viajan a través de él lo hacen al ser transportado por la energía cinética que los bosones de Higgs confieren sobre ellos. Es decir, estos bosones confieren dos tipos de fuerzas perpendiculares, uno para el efecto de frenado y otro para la traducción de la partícula. Y la energía de la traducción actúa con una fuerza continua, de manera que confiere a la partícula un movimiento uniformemente acelerado, con la velocidad de la luz como su límite, ya que es la velocidad de expansión del espacio o campo antes mencionado. Fuera de la dos fuerzas de frenado y de traducción-prevalecerá esta última, que finalmente resulta en un Universo con la expansión acelerada.

      5.10 De manera similar podemos entender la materia oscura: las fuerzas que determinan el frenado gravitacional puede variar y deben ser revisados de acuerdo con la presión y la distancia. Es fácilmente comprensible que en los centros de las galaxias, por ejemplo, estas fuerzas se incrementan por la presión, que simulan el halo de materia oscura. O cuando la fuerza de traslación se incrementa por la distancia, simultáneamente, aumentar el efecto de frenado.
     
    10.6 Esta Cosmología se compone de tres piezas fundamentales:

    Ampliación espacio vibratorio
    efecto de frenado
    campo puro

    Field.- Pura ¿Qué hay detrás del espacio vibratorio en expansión? Todo lo que se mueve tiene una causa en movimiento; la ley declarada por Aristóteles permanece actual. Es gracias a experimentos de Alain Aspect que se nos permite discernir detrás de los movimientos del espacio vibratorio en expansión o campo de Higgs. Física Cuántica presume y el experimento de Alain Aspect confirmó: dos partículas que permanecen entrelazados cuando se separan pueden comunicarse instantáneamente. Alain Aspect demostró tanto en un experimento con fotones entrelazados: midiendo su polarización sabemos que, si se separan, se comunican inmediatamente sin importar la distancia entre ellos. Mi opinión es que esto nos permite presumir un estado que está más allá de la vibración, que yo llamo campo puro o primordial. Vibración, de hecho, no permite comunicarse más rápido que la velocidad de la luz. Como una posible hipótesis el campo puro puede actuar sobre las partículas a través de las cuerdas vibratorias.

    En este campo puro o primordial, la distancia y el tiempo no existen: el presente es eterno. El campo puro no sólo ofrece una base mágica para el Cosmos, sino que también trata de resolver nuestros problemas con la metafísica. Se convierte en una explicación de la conciencia, para aquellos de nosotros que están convencidos de que las neuronas no son suficientes para explicar conciencia. Aquí es donde podemos poner a Dios o la inteligencia del Cosmos, y el conjunto de la Metafísica: nada menos que todo eso. Incluso nos permite arrojar algo de luz sobre la futurología, que parece imposible de otra manera, en este eterno presente, y también arroja algo de luz sobre la comprensión de la intuición en su más auténtica dimensión.”
    Hasta aquí el resumen de las ideas de Don Ramón Márques que, no son las primeras ideas que publica en relación a temas de física y cosmología y que están avaladas por una trayectoria probada en estos campos como, por ejemplo sus trabajos anteriores:

    References
     
     
    1.      Marqués, R. Descubrimientos estelares de la Física Cuántica. Ed. Indigo. Barcelona 2004
     
    2.      Marqués, R. Nueva Cosmología. Un giro copernicano. Ed. Indigo. Barcelona 2008
     
    3.      Marqués, R. Cosmology. Nous Magazine. Spring 2014
     
    4.      Marqués, R.Crossword puzzle method. Science Research October 2014
     
           International conferences on Physics:
     
           5.   México. Einstein Year. May 2005. El efecto frenado
     
           6. . Mallorca. Organized by SEGRE (Spanish Gravitation and Relativity Society) September 2006. The 
     
                 braking effect

     
    Espero que como yo, hayáis disfrutado con la lectura.

    Responder
  2. 2
    emilio silvera
    el 9 de diciembre del 2014 a las 11:27

    Como el trabajo me lo envió en Inglés, tendréis que perdonar la traducción (Google) que no es todo lo buena que sería deseable. Sin embargo, al buen entendedor… Se aprecia la contribución del compañero y espero que sea un ejemplo a seguir por otros visitantes que, de seguro, tienen cosas que decir.
    Saludos.

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