Casi todo el mundo ha estado en una balanza; algunas personas controlan su peso a diario por motivos deportivos o de salud, mientras que otras utilizan más los dispositivos de pesaje en el supermercado, en el trabajo o como parte de una educación científica integral.
A menudo, se acusa a las balanzas de ser incorrectas, y con razón; Estos dispositivos están sujetos a una tensión mecánica considerable en relación con su tamaño, especialmente en el caso de los llamados baños o balanzas domésticas, y no se necesita mucho para tirar las piezas de la balanza en desorden, incluso si están construidas correctamente y calibrado.
¿Alguna vez se ha preguntado cómo una báscula incluso "sabe" cuánta masa se le ha agregado? ¿Cómo estos dispositivos, cualquiera que sea su funcionamiento interno, siguen siendo precisos a lo largo del tiempo? ¿Y qué pasa con la afirmación de que "el peso no es la misma masa" cuando se desprende de un vistazo mundo comercial que los kilogramos y las libras a menudo se tratan como diferentes unidades de la misma ¿cantidad?
Peso y masa definidos
Masa es una medida de materia per se, la cantidad de "materia" presente en una muestra. Una forma de concebir la masa es que tiene intertia, lo que significa que si no se mueve, se debe agregar energía a el sistema para que se mueva, mientras que si ya se está moviendo, se debe agregar energía para ralentizarlo o detenerlo total. La intuición le dice que cuanto más masivo es un objeto, más difícil es engatusarlo para que se mueva desde el reposo o detenerlo cuando está en movimiento.
Peso es masa multiplicada por gramo, la aceleración producida por la gravedad. En la Tierra, el generalmente usado gramo El valor es de 9,8 metros por segundo al cuadrado (m / s2), mientras que en la Luna es considerablemente menor y en Júpiter es mucho mayor porque estos cuerpos tienen masas más pequeñas y más grandes que la Tierra, respectivamente. El resultado es que la misma masa tendrá un peso diferente cuando se coloque en un campo gravitacional más fuerte o más débil.
En el sistema SI de unidades (el sistema métrico o internacional), la unidad base de masa es la kilogramo (kg), mientras que la unidad de peso, o más ampliamente la fuerza, es el newton (N). Así, una persona con una masa de 70 kg (aproximadamente 154 libras o lb; 1 kg = 2.204 libras) tendrá un peso de (70) (9,8) = 686 N en la Tierra.
Masa versus peso en la vida cotidiana
La libra es en realidad una unidad de peso, no masa. La unidad raíz de masa en el sistema de unidades imperial o británico correspondiente es la babosa, que ha caído en gran parte en desuso. Dado que la mayoría de los humanos usan sus balanzas en la Tierra y los estadounidenses quieren saber su "masa" en libras, la gravedad está incorporada en las balanzas de la Tierra.
Por lo tanto, no es científicamente correcto decir "100 kilogramos equivalen a 220,4 libras", pero es correcto para decir "Una masa de 100 kilogramos tiene un peso de 220,4 libras en la Tierra". Tenga en cuenta que la mayoría Las cantidades se inventaron hace siglos, en un momento en que la gravedad además de la de la Tierra no merecía la pena ¡por!
Breve historia de las máquinas de pesaje
También se cree que Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716), a quien se le atribuye la invención conjunta del campo matemático del cálculo junto con Isaac Newton, concibió los primeros dispositivos de pesaje. Su construcción era muy parecida al signo astrológico que generalmente se representa a Libra: un poste vertical con una barra horizontal fijada a la parte superior mediante una articulación móvil. De los extremos de esta barra horizontal se suspendieron dos placas de masa relativa suficiente para mantener el conjunto en equilibrio.
El genio del dispositivo de Leibniz, llamado equilibrio de la viga central, es que podría determinar relativo masas de objetos etiquetados a través de una serie de sumas y restas de guijarros o similares. A partir de este esquema, era inevitable que se marcaran las posiciones y se les asignaran valores numéricos, y se puso en juego un sistema completamente nuevo para llevar un registro preciso de las cantidades.
A mediados de la década de 1750, el primer escamas de péndulo aparecieron, y estos se volvieron más elaborados con el tiempo a medida que los desarrollos de ingeniería permitieron una mayor precisión en la fabricación. Las básculas de péndulo todavía se utilizan hoy en día en muchas formas, y muchas están equipadas con componentes electrónicos que permiten, por ejemplo, la conversión de un peso dado a un precio de compra determinado.
Tipos de balanzas
El equilibrio de la viga central, por razones que probablemente ya estén claras, no es más parte de la ciencia o el comercio moderno que el Pony Express. Sin embargo, sin esta máquina ahora pintoresca, ninguna de las escalas en el uso moderno habría surgido. Una muestra de máquinas de pesaje modernas:
Balance analítico: Esto es lo que probablemente haya visto en el laboratorio. Simplemente coloca un objeto en un plato encima de la unidad y devuelve una masa (o, si el usuario lo prefiere, una "masa" en unidades imperiales como onzas o libras). Estos están construidos de modo que la placa esté en reposo bajo la influencia de la gravedad solamente, y la máquina equilibra esto determinando internamente la fuerza requerida para mantener la placa exactamente quieta.
Báscula de baño: Los avances tecnológicos progresivos han dado como resultado modelos que ya no se acercan a una definición uniforme de báscula de baño. La mayoría de hoy son digitales, pero persisten los modelos analógicos de la "vieja escuela".
Escala de conteo: Se utiliza para pesar varios objetos que se sabe que tienen un peso uniforme (por ejemplo, rodamientos de bolas de precisión) y mostrar un recuento total de piezas en función del resultado.
Por ejemplo, si tuviera una gran colección de pelotas de goma de diferentes colores pero idénticas, podría determinar exactamente cuántos hay en su colección cargándolos en tal escala y estableciendo el parámetro de entrada a la masa de uno bola. Por lo tanto, para un conjunto de pelotas de goma que pesan 0,125 kg cada una y tienen una masa total de 40 kg, la máquina respondería que tienes [40 kg / (0,125 kg / bola)] = 320 pelotas en tu colección.
Escala de grúa: Estas básculas tienen una capacidad esperada de 5.000 libras (2.270 kg) o más, que es de 2,5 toneladas, similar a la mayoría de los vehículos de motor de uso diario. Estos están diseñados para pesar cargas al mismo tiempo que una grúa suspende sobre el suelo. ¡Esto no sería un esfuerzo para los desatentos!
Microbalanza: Estos se pueden leer a un valor de 1 microgramo (1 µg) o mejor. Un microgramo es una mil millonésima parte de un kilogramo, lo que significa que si bien probablemente no es una unidad con la que se ha cruzado mucho en un nivel consciente, es parte de la vida cotidiana de los químicos, microbiólogos, farmacólogos y muchos otros profesionales de la ciencia.
Escala postal: Este tipo de dispositivo de pesaje es un ejemplo de una balanza informática, que muestra los cambios de precio a medida que se agrega o elimina masa para adaptarse a las necesidades del cliente. Se utiliza para determinar el peso del envío o los gastos de envío de cartas o paquetes entregados por el Servicio Postal de los Estados Unidos (USPS) o empresas de transporte privadas.
Escala de vehículo: Estas básculas están diseñadas para pesar camiones grandes, vehículos agrícolas y otros vehículos industriales grandes. Probablemente haya visto letreros que digan "Estación de pesaje adelante" si ha conducido por las carreteras interestatales de EE. UU.
Estos se utilizan para hacer cumplir las normas de seguridad, como garantizar que los vehículos que usan ciertas carreteras no excedan los límites de peso publicados de esas carreteras, algo que, de nuevo, la mayoría de la gente no tiene la oportunidad de mirar ¡cercanamente!