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viernes, 3 de octubre de 2014

El Peso: sobre un error conceptual


En esta ocasión voy a referirme al concepto de Peso y a un error conceptual que encontré gracias a un trabajo que hicieron mis alumnos de hacen algunos años. La historia es la siguiente.

“Había encargado a mis alumnos de cuarto año que hicieran una investigación sobre algunos de los conceptos y leyes vinculados a la Estática. Esos conceptos eran: masa, fuerza, peso, sistemas de fuerzas y condición de equilibrio. La cuestión es que cuando corregí los informes encontré un error en un grupo respecto del concepto de peso. Los chicos, al ver que esa respuesta se las había considerado como errónea se quejaron y me dijeron “nosotros lo copiamos así”. Entonces yo les dije que trajeran el libro o la fuente de donde lo habían copiado y me lo mostraran. Los chicos cumplieron, me llevaron la fuente, que era un sitio web (no tomé nota en ese momento de esa fuente pero creo recordar que se trataba de una respuesta en un foro o en un sitio de preguntas y respuestas) y me mostraron el concepto de peso que ahí se encontraba. Ellos lo habían copiado tal cual, por lo tanto el error no era de ellos sino del libro. Evidentemente les cambié la nota, considerándoles esa respuesta como correcta.”

Por otras cuestiones, hacen unos días recordé esa historia y decidí elaborar esta editorial para aclarar el error. Comencemos entonces.

El concepto de Peso que está en conflicto dice: “El Peso es la fuerza que ejerce un cuerpo sobre el (o los) punto de apoyo que tiene sobre una superficie”. En principio este concepto parece confundirse con el de presión. Pero no es ese el error más grave.

Veamos ese concepto con detenimiento. Primero deberíamos preguntarnos cual es el origen del peso, o dicho de otra forma, que tipo de interacción es. Basándonos en la Mecánica Newtoniana, el Peso tiene su origen en la interacción gravitatoria entre la Tierra y los cuerpos que se encuentran en ella. La interacción gravitatoria se origina gracias a la propiedad “masa” de los cuerpos y es observable solo si uno de los cuerpos que interactúa posee una masa muy elevada.

Al tratarse de una interacción, y teniendo en cuenta la Tercera Ley de Newton, los cuerpos se aplican fuerzas de igual módulo y dirección pero de sentidos opuestos. Esto significa que si hay interacción gravitatoria entre la Tierra y un cierto cuerpo, entonces hay una fuerza aplicada en cada uno de ellos. Es decir que la Tierra le aplica una fuerza al cuerpo en cuestión y el cuerpo en cuestión la aplica una fuerza a la Tierra. Estamos hablando de la Tierra como planeta. La fuerza que aplica la Tierra al cuerpo en estudio es la que llamamos Peso.

Con este primer análisis ya observamos el error en el concepto de Peso en análisis: si el Peso es fuerza que aplica la Tierra a un cuerpo, entonces la reacción a esa fuerza debe estar aplicada en la Tierra, como planeta, no en su superficie. Por lo tanto, no importa si el cuerpo está apoyado directamente sobre la superficie terrestre o sobre otro objeto, la fuerza que el aplica a la Tierra está en el centro de la misma.
Otro punto importante es que el Peso está aplicado en el centro del cuerpo en estudio, no en algún punto en particular de su superficie.

Por otra parte si el peso fuera una fuerza ejercida sobre el punto de apoyo, entonces estaríamos hablando de una fuerza de contacto y por lo tanto solo existiría cuando el cuerpo en estudio esté en contacto la superficie de apoyo (ya sea la superficie terrestre o la superficie de otro cuerpo, como una mesa). Pero, según la Ley de Gravitación Universal de Newton, el peso es causado por la masa y por lo tanto existe siempre que el objeto tenga masa, esté en contacto con otro cuerpo o no.

Queda claro con esta corta discusión que el concepto de peso analizado es erróneo. Puede haber sucedido que quien escribió ese concepto haya querido decir que cuando se quiere medir el peso en una balanza, lo que realmente se mide es la fuerza de contacto que aplica el cuerpo en estudio sobre el platillo de la balanza. Esa fuerza, a diferencia del peso, es de contacto y de origen eléctrico (se debe a la repulsión de los electrones superficiales del cuerpo y del platilla). La confusión puede deberse a que esa fuerza tiene el mismo valor que el peso. Eso si es cierto y debe serlo para que el platillo no se deforme y se mantenga el equilibrio. Pero no debe confundirse esa fuerza de contacto con el peso, conceptualmente son distintas aunque sus valores sean iguales y se utilice una para conocer el valor de la otra.

Bien, hasta acá con este tema. Si tienes dudas u otros aportes puedes dejar tu comentario. 

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El Peso: sobre un error conceptual por Rubén H. Cortez C. se distribuye bajo una Licencia Creative Commons Atribución-CompartirIgual 4.0 Internacional.