Buscar
EnglishEN
Tutor

← Todas las unidades de Física

Fuerzas y leyes de Newton

Física · Fuerzas y leyes de Newton

Masa y peso

En esta lección

Llévatelo

Pregunta esencial

¿Pesarías lo mismo en la Luna?

Los astronautas saltan por la Luna como si fueran súper ligeros, pero no perdieron nada de sí mismos en el viaje. Al terminar esta lección, deberías poder explicar la diferencia entre masa y peso y usar Fg = mg para despejar el peso, la masa o g.

El video de la lección llegará pronto. Mientras tanto, lee la lección que aparece abajo.

Masa

  • Cantidad de materia en un objeto
  • Se mide en kilogramos (kg)
  • Es la misma en todas partes
Una balanza de platillos con una pelota roja en el platillo izquierdo y un bloque con la etiqueta 1 kg en el platillo derecho. El brazo está nivelado. Leyenda: una balanza marca lo mismo en la Luna.

La masa es la cantidad de materia que hay en un objeto. Se mide en kilogramos (kg). La masa no depende de dónde estés. Un objeto de 1 kg tiene una masa de 1 kg en la Tierra, en la Luna o flotando en el espacio. Una balanza de platillos mide la masa comparando un objeto con masas conocidas, así que da la misma lectura en cualquier lugar.

Peso

  • El jalón de la gravedad sobre un objeto
  • Se mide en newtons (N)
  • Cambia con el lugar
Un dinamómetro cuelga del techo con un bloque de 1 kg colgado de su gancho. Una flecha roja apunta hacia abajo desde el centro del bloque, con la etiqueta F_g = 9.8 N. Leyenda: un dinamómetro mide el peso.

El peso es la fuerza gravitacional sobre un objeto, Fg. Como es una fuerza, se mide en newtons (N) y tiene una dirección: hacia abajo, hacia el centro del planeta. Un dinamómetro (una báscula de resorte) mide el peso según cuánto se estira el resorte. En la Tierra, una masa de 1 kg pesa 9.8 N. El peso depende de qué tan fuerte jala el planeta o la luna en que estés, así que cambia con el lugar.

Cómo calcular el peso

Fg = mg

  • Fg = peso (fuerza gravitacional), en newtons (N)
  • m = masa, en kilogramos (kg)
  • g = intensidad del campo gravitacional, 9.8 m/s2 en la Tierra
La ecuación F_g = mg en un cuadro amarillo. Abajo, tres tarjetas: F_g es el peso en newtons, m es la masa en kilogramos y g es la intensidad del campo gravitacional en metros por segundo al cuadrado, 9.8 en la Tierra.

Esto en realidad es la segunda ley de Newton, F = ma, donde la fuerza es la gravedad y la aceleración es g. Si la gravedad fuera la única fuerza sobre un objeto, el objeto aceleraría hacia abajo con g.

El valor de g

  • La intensidad de la gravedad en un lugar
  • Tierra: g = 9.8 m/s2
  • Cada kg pesa 9.8 N en la Tierra
Tres bloques con las etiquetas 1 kg, 2 kg y 3 kg. Flechas rojas de peso apuntan hacia abajo desde el centro de cada bloque, con las etiquetas 9.8 N, 19.6 N y 29.4 N, con longitudes en la proporción 1 a 2 a 3. Leyenda: el doble de masa, el doble de peso.

El valor de g te dice qué tan fuerte jala la gravedad cada kilogramo de masa. En la Tierra, g = 9.8 m/s2, así que cada kilogramo pesa 9.8 N. Un objeto de 2 kg pesa el doble, 19.6 N, y un objeto de 3 kg pesa el triple, 29.4 N. El peso es directamente proporcional a la masa.

El peso en otros mundos

  • Mundos distintos, g distinta
  • Tu masa se queda igual
  • Tu peso cambia
Una gráfica de barras de g en metros por segundo al cuadrado: Luna 1.6, Marte 3.7, Tierra 9.8 y Júpiter 24.8.

Cada planeta o luna tiene su propio valor de g, que depende de su masa y su tamaño. En la Luna, g es de unos 1.6 m/s2, más o menos una sexta parte de los 9.8 m/s2 de la Tierra. En Júpiter, g es de unos 24.8 m/s2. Si viajaras a cada uno de estos lugares, tu masa nunca cambiaría, pero tu peso sí.

Masa y peso

La masa y el peso están relacionados, pero no son lo mismo.

  • Masa: la cantidad de materia, en kilogramos (kg), se mide con una balanza, es la misma en todas partes
  • Peso: el jalón de la gravedad, una fuerza en newtons (N), se mide con un dinamómetro, depende del lugar
Dos tarjetas. Masa: se mide en kilogramos, la cantidad de materia, se mide con una balanza, es la misma en todas partes. Peso: se mide en newtons, el jalón de la gravedad, se mide con un dinamómetro, depende del lugar. Leyenda: F_g = mg las conecta.

La ecuación Fg = mg conecta las dos. En la vida diaria, la gente dice que “pesa” 60 kg, pero en física, 60 kg es una masa. El peso de esa persona en la Tierra es de unos 590 N.

↑ Volver arriba

Ejemplos resueltos

Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.

Ejemplo 1: El peso de una mochila

¿Cuál es el peso de una mochila de 5.0 kg en la Tierra?

Mostrar la solución
  1. Datos: m = 5.0 kg, g = 9.8 m/s2
  2. Ecuación: Fg = mg
  3. Sustituye: Fg = (5.0 kg)(9.8 m/s2) = 49 kg·m/s2
  4. Respuesta: Fg = 49 N hacia abajo

Ejemplo 2: Cómo encontrar la masa

Un perro pesa 147 N en la Tierra. ¿Cuál es su masa?

Mostrar la solución
  1. Datos: Fg = 147 N, g = 9.8 m/s2
  2. Ecuación: Fg = mg, así que m = Fg/g
  3. Sustituye: m = 147 N / 9.8 m/s2 = 147 kg·m/s2 / 9.8 m/s2
  4. Respuesta: m = 15 kg

Ejemplo 3: El peso en la Luna

Una astronauta tiene una masa de 70.0 kg. ¿Cuáles son su masa y su peso en la Luna, donde g = 1.62 m/s2?

Mostrar la solución
  1. Masa: La masa no cambia con el lugar, así que m = 70.0 kg en la Luna.
  2. Ecuación: Fg = mg
  3. Sustituye: Fg = (70.0 kg)(1.62 m/s2) = 113.4 kg·m/s2
  4. Respuesta: Fg = 113 N hacia abajo, más o menos una sexta parte de su peso de 690 N en la Tierra.

Ejemplo 4: Cómo encontrar g en Marte

Un rover de 900. kg pesa 3,330 N en Marte. ¿Cuál es el valor de g en Marte?

Mostrar la solución
  1. Datos: m = 900. kg, Fg = 3,330 N
  2. Ecuación: Fg = mg, así que g = Fg/m
  3. Sustituye: g = 3,330 N / 900. kg = 3,330 kg·m/s2 / 900. kg
  4. Respuesta: g = 3.70 m/s2 en Marte

↑ Volver arriba

Práctica

Distingue la masa del peso, elige la herramienta correcta para medir cada uno y usa la ecuación del peso para despejar el peso, la masa o g en la Tierra y en otros mundos. Primero inténtalo por tu cuenta y luego revisa tu trabajo con la clave de respuestas. Los PDF están en inglés.

↑ Volver arriba

Diapositivas de la lección

↑ Volver arriba

Ideas clave

  • Masa: cantidad de materia, en kg, la misma en todas partes
  • Peso: jalón de la gravedad, en N, depende del lugar
  • Fg = mg, con g = 9.8 m/s2 en la Tierra
  • Despeja: m = Fg/g y g = Fg/m

De vuelta a la pregunta esencial: no. Tu masa, la cantidad de materia que hay en ti, es la misma en todas partes, pero tu peso, Fg = mg, depende del valor de g. La g de la Luna es más o menos una sexta parte de la de la Tierra, así que ahí pesarías una sexta parte. A continuación, la tercera ley de Newton nos mostrará que las fuerzas siempre vienen en pares.

↑ Volver arriba

Alineación con NGSS

Esta lección avanza hacia las siguientes expectativas de desempeño de los Estándares de Ciencias de Nueva Generación (NGSS, por sus siglas en inglés):

  • HS-PS2-1: Analizar datos para respaldar la afirmación de que la segunda ley del movimiento de Newton describe la relación matemática entre la fuerza neta sobre un objeto macroscópico, su masa y su aceleración.
  • HS-PS2-4: Usar representaciones matemáticas de la ley de la gravitación de Newton y de la ley de Coulomb para describir y predecir las fuerzas gravitacionales y electrostáticas entre objetos.

Ideas disciplinarias básicas: PS2.A Fuerzas y movimiento; PS2.B Tipos de interacciones

↑ Volver arriba

← Anterior: Segunda ley de Newton
Siguiente: Tercera ley de Newton →