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¿Qué cosa es la masa?

23 may

¿Qué es la masa?

No, no… No estamos hablando de esa masa que sirve  para hacer pan o pizza…

 Estoy hablando de la masa que existe en todo el universo y que es atraída por otra masa en un campo de gravedad, según la ley de la gravitación universal…

¡Suena muy elegante y sofisticado! … Pero en realidad es muy simple:

Es la materia de la que están compuestas todas las cosas que existen.  Masa es, en el sentido físico de la gravitación universal, sinónimo de materia.

Todas las cosas están hechas de algún material que, en general, es llamado “materia”.

“Masa”, es la palabra que se refiere a la cantidad de materia que tiene cada cosa que vemos, cada cuerpo que se analiza.  Es parte de la descripción física de un objeto, tanto en la tierra como del universo.  Se aplica a cosas pequeñas y a cosas grandes por igual.

Los animales, las plantas, los minerales, el agua, el aire, la lluvia, las personas, una barra de hierro, una fruta, los planetas, el sol… Todo eso es la materia.

Un mosquito, una piedra, el sol y también un átomo:  son “materia” y por tanto tienen una “masa”.

Caída libre

24 mar

Caída libre

Así se llama al movimiento que experimenta un objeto que está “cayendo” desde una altura cualquiera por acción de la gravedad, sin actuar ninguna otra fuerza adicional.

Lo podemos observar lanzando cualquier objeto hacia arriba con nuestras propias manos y observar como alcanza a subir hasta donde el impulso recibido por nuestra mano le permita, llegando a un punto máximo y entonces comienza a caer, atraído por la fuerza de gravedad hasta chocar con el suelo.

También cuando algo simplemente se deja caer desde una altura, por ejemplo desde una ventana de un edificio, una fruta cuando cae de una rama del árbol.  Actúa siempre la gravedad y decimos que su movimiento es del tipo de “caída libre”.  Cuando cae un meteorito en algún lugar del planeta también ha actuado la fuerza de gravedad de la tierra; es esta la que lo hace caer y estrellarse contra la superficie.

Este movimiento de caída libre sucedería igual en cualquier otro planeta, ya que siempre hay una fuerza gravitacional, aunque su gravedad sea diferente de la de la tierra.

¿Y a qué velocidad caen las cosas por efecto de la gravedad?

Ya sabemos que la fuerza de gravedad acelera la masa de un cuerpo a un ritmo de 9.806 m/s (gravedad de la tierra).  Esto quiere decir que cuando un cuerpo inicia su caída desde una altura “h”, empieza con una velocidad de cero y va aumentando 9.806 m/s cada segundo. (g = 9.8 m/s2).  Ese aumento de velocidad con el tiempo es a lo que se le denomina “aceleración”.

Entonces, justo en el momento en que comienza la caída (t=0) la velocidad es de 0 m/s.

Justo cuando ha transcurrido un segundo, la velocidad del objeto será de 9.8 m/s;

Cuando hayan transcurrido 2 segundos, la velocidad será de 19.6 m/s… y así sucesivamente, cada segundo que dura la caída, la velocidad aumentará  9.8 m/s.

 

Cómo se calcula

ecuación de caída libre

 

Pero, otra forma en que tal vez quisiéramos conocer la velocidad durante una caída libre sea, no por el tiempo que tarda, sino, por la altura desde donde cae.

Cómo se calcula esto.

velocidad en caída libre 2

Luego de multiplicar 2 x 9.8 y sacar la raíz cuadrada de ese resultado:

velocidad en caída libre 3

Así es más fácil.  La velocidad de cualquier objeto que cae en caída libre desde una altura la conocemos al calcular la raíz de h y multiplicar por 4.43

Por ejemplo si un tubo cae desde el techo de una bodega que está a 9 m de altura, la velocidad cuando llega al suelo será 13.3 m/s   (de multiplicar 3* 4.43).

**Es fundamental notar que:

La velocidad que adquieren los cuerpos al caer no depende de su masa, ni de su tamaño, ni del tipo de material del que están hechos. Únicamente depende de la altura de la que cae el cuerpo.

Por eso en la ecuación no aparece una “m” (de masa) o las dimensiones del objeto.  En otras palabras quiere decir que todas las cosas en caída libre, a partir de una misma altura, experimentarán la misma evolución de su velocidad, no importando si una de las cosas es de menor peso o tamaño.  Una caja de madera caerá a igual velocidad que una de hierro, siempre que hayan comenzado a caer desde una misma altura.

Nada de complicado  ¿Cierto?

 

¿Qué cosas conocemos donde tiene lugar este comportamiento de “caída libre”?

    • Los clavadistas al lanzarse de un trampolín
    • Un objeto que accidentalmente cae desde un lugar alto donde alguien esta ejecutando un trabajo.
    • Una fruta o semillas que caen de un árbol
    • Un balón de basquetbol cuando es lanzado para encestar.
    • Un avión que sufre averías y pierde sus motores, se precipita a tierra.
    • Cuando los niños juegan a saltar la cuerda
    • Los paracaidistas cuando se lanzan del avión, en su primer trecho, cuando no se ha abierto el paracaídas están en caída libre.
    • La luna alrededor de la tierra también sigue este comportamiento (hablaremos más en detalle de esto en un artículo posterior)
    • Los satélites que giran alrededor de la tierra que son utilizados en las telecomunicaciones o en sondear las condiciones atmosféricas alrededor del planeta.

*Observemos que hay caída libre “pura” (vertical) y hay otros casos donde el objeto además de desplazarse hacia el suelo también tiene un movimiento “horizontal” o de avance. La condición es que durante su desplazamiento por el aire no hay otra fuerza actuando sobre el cuerpo “solo actúa la gravedad”.

Cuando se dan estos casos de desplazamiento combinado vertical y horizontal, y actúa solo la gravedad, se les denomina “movimiento parabólico” o también “tiro parabólico”. Yo no soy partícipe de tantos nombres; creo que tienden a confundir a los estudiantes.  Para mí es “caída libre”, pura o combinada.  Basta con entender esto y se estará en capacidad de resolver todos los casos de igual forma

Una carretera donde la gravedad funciona al revés

27 ene

Aquí las cosas suben cuando deberían bajar por la carretera

¿Una falla de la gravedad?

Se dice que en Guatemala existe un lugar donde las cosas ruedan “pendiente arriba” por la gravedad.

Se le conoce como “El Paso Misterioso”, situado a 130 Kms de la Ciudad de Guatemala sobre la carretera que conduce de Cocales, Suchitepéquez, a San Lucas Tolimán, Sololá.

Este sitio es motivo de curiosidad y visitado por muchas personas para ver el “fenómeno”.  La gente para su automóvil, lo desconecta y ve cómo el vehículo comienza a moverse pendiente arriba y no hacia donde la lógica dice: hacia abajo. Otras personas colocan latas de bebidas, pelotas, derraman agua… Para ver como todo corre — según se observa— “pendiene arriba sobre la carretera” en lo que pareciera una falla de la gravedad terrestre… ¿Qué podrá ser?

Es solo ilusión óptica.

Simplemente se trata de un fenómeno visual por la configuración del paisaje inmediato.  Los trazos y el horizonte crean la ilusión de que estamos en una pendiente arriba cuando en realidad es pendiente abajo, y entonces nuestros ojos nos juegan una mala pasada.

¿La gravedad actúa igual bajo el agua, en los océanos?

27 ene

¿La gravedad actúa igual bajo el agua, en los océanos?

Sí.  La gravedad es la fuerza de atracción que ejerce la tierra hacia su centro y actúa en toda posición alrededor de la tierra, no importando si está cubierta por grandes cantidades de agua, como lo están los océanos.

Lo único que sucede diferente es la caída de los cuerpos.  En el agua caen más lentamente de como lo hacen en el aire porque el agua es un medio más denso.  El peso específico del agua de mar es unas 790 veces la del aire.  Esto quiere decir que un cuerpo encuentra más dificultad para avanzar en el agua que en el aire.  También, si la densidad del objeto es menor que la del agua el cuerpo flota, como sucede con un trozo de madera, flota en el agua, no cae, pero la gravedad siempre está actuando.

La aceleración de un objeto en caída a través de un líquido esta relacionada a la densidad del líquido, entre más denso el medio en el que cae menor será la aceleración resultante, esto significa que cae más lento.

La densidad del agua de mar es 1.027 g/cm³;  la densidad del aire es 0.0013 g/cm³ (varía de acuerdo a la altura y la temperatura).

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