Una mirada al concepto peso (página 2)

Enviado por Diego de Jesús Alamino Ortega

Partes: 1, 2

Hay una obra de Jordán Nemorario o Juan de Sajonia
(m.1237) titulada De los pesos (De ponderibus)
en que se aborda el concepto de peso
y al examinar los “pesos” que se encuentran en un
plano inclinado, descompuso las fuerzas de gravitación de
los mismos en dos componentes: la normal al plano inclinado y la
paralela al mismo. “Cuanto menor es la última, tanto
menor es la gravitación dependiente de la posición
(gravitas secundum situm)”. Este caso, en que se hace la
descomposición de las fuerzas que actúan sobre un
cuerpo apoyado en un plano inclinado, trae dudas en cuanto a
considerar cuál es el peso y ha sido una de las
preocupaciones que ha suscitado la realización de este
trabajo.

En el caso de Jean Buridán (1300-1358), cuando analiza
lo relativo al movimiento de
la muela del molino explica la disminución gradual del
movimiento por la resistencia que
opone el "peso natural" de la muela; de no existir esta
resistencia el movimiento en opinión de Buridán,
continuaría quizás de modo infinito. Argumentando
que “para cuerpos en caída el peso natural permanece
constante, por consiguiente hay que buscar en otro hecho la causa
de la aceleración de la velocidad”.

Nicolás de Cusa (1401-1464), plantea que por medio de
las diferencias de peso, con mucha más seguridad que por
otros procedimientos,
se puede penetrar en los secretos de las cosas. Por ejemplo
“el peso de dos volúmenes iguales de agua tomada de
dos fuentes
distintas, el peso de la sangre, de la
orina, también pesando la madera antes y
después de quemada se puede saber cuanta agua había
en el fuego”.

Descartes (1596-1659) a partir de torbellinos explicaba el
peso de los cuerpos atendiendo a que los diversos elementos de la
sustancia forman torbellinos, de los que surgen el Sol y los
planetas y
decía que los cometas o papalotes pierden peso al elevarse
en el aire, esto como
muestra de que
la distancia destruye la gravitación.

Como se ha querido mostrar el manejo del concepto peso viene
desde la antigüedad y ha sido tratado de diferentes maneras,
aunque se puede apreciar un hilo conductor: su asociación
con una propiedad de
los cuerpos, vinculada a la atracción de la Tierra.

El tratamiento del
peso en los textos de Física

Una panorámica del tratamiento que se le da al concepto
de peso, en textos de cualquier nivel, incluyendo enciclopedias,
diccionarios,
manuales,
mostrará a continuación la falta de uniformidad en
cuanto a la definición de este concepto:

Candel et al, en Física y Química de
Bachillerato, bajo el sugerente título
“¿Cuánto pesas?”, plantean que:
“Denominamos peso a la fuerza con que
la Tierra atrae a
los cuerpos. En general, el peso de un cuerpo de
masa m puede ser expresado como:

Peso = F = GMt m/Rt2

Como GMt/Rt2 es una
constante, llamando a esta constante g resulta: g =
9,8m/s2. Expresándose el peso de un
cuerpo como: P = mg”

Después de haber planteado esto los autores del
texto piden
que se compare lo que pesa un astronauta de 70 kg de masa en la
Tierra y en la Luna. ¿Tendrá sentido calcular peso
en la Luna, cuando se definió que peso es la fuerza con
que la Tierra atrae a los cuerpos?

En el Curso de Física de Orientación
Universitaria de estos mismos autores, al tratar la fuerza se
dice que “caracteriza la acción
de unos cuerpos sobre otros (interacción)”, lo cual es lo
comúnmente aceptado. Considera este texto que a partir del
hecho de que para un mismo punto de la Tierra todos los cuerpos
caen con la misma aceleración (g = 9,8m/s aproximadamente), la
fuerza con que la Tierra los atrae, es: F = mg y a esta fuerza la
denomina peso. También maneja términos tales como
que un individuo en
el espacio flota ingrávido y que en esta nave (la que se
encuentra en el espacio) hay ausencia de gravedad. Aquí se
introduce una denominación inadecuada, ya que desde el
punto de vista semántico, ingrávido significa un
cuerpo no sometido a la gravedad o carente de atracción
gravitatoria y en las altitudes en que orbitan los
vehículos espaciales tripulados la atracción
gravitatoria es muy diferente de cero. Este estado, en que
se encuentran los astronautas, debe caracterizarse como
impesantez, según se reconocerá más
adelante, aunque el término impesantez, no lo recoge el
diccionario de
la Real Academia Española de la Enciclopedia Microsoft
Encarta 2008.

El prestigioso libro de David
Halliday et al, Fundamentals of Physics, en su V edición
de 1997, plantea que “el peso W de un
cuerpo es una fuerza que tira del cuerpo directamente hacia un
cuerpo astronómico cercano; en las circunstancias
ordinarias tal cuerpo astronómico es la Tierra. La fuerza
es fundamentalmente debida a una atracción- llamada
atracción gravitacional– entre los dos
cuerpos” y considera la situación en la que un
cuerpo con masa m está localizado en un punto donde la
aceleración de caída
libre tiene magnitud g, entonces la magnitud W del vector
peso (fuerza) actuando sobre el cuerpo es: W = mg, o
vectorialmente W=mg”.
Estos autores asumen que el peso es medido en un sistema inercial
y de no ser así, entonces consideran que se trata de peso
aparente en lugar del real. En este planteamiento se supera lo
que se había cuestionado en el primer caso, pues ahora se
admite la atracción de cualquier cuerpo
astronómico, pero coincide en que el peso es la fuerza de
atracción gravitacional.

La Enciclopedia Microsoft Encarta 2008 define peso como,
“medida de la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto.
En las proximidades de la Tierra, y mientras no haya una causa
que lo impida, todos los objetos caen animados de una
aceleración, g, por lo que están sometidos
a una fuerza constante, que es el peso” y continua
“objetos diferentes son atraídos por fuerzas
gravitatorias de magnitud distinta. La fuerza gravitatoria que
actúa sobre un objeto de masa m se puede expresar
matemáticamente por la expresión P =
m · g”. Según esta definición
¿será necesario que el cuerpo esté animado
de una aceleración g para tener en cuenta o determinar el
peso del mismo?

Por otra parte, Landau en su Curso de Física General,
define peso como: "la fuerza de gravitación (gravedad) que
actúa sobre un cuerpo cerca de la superficie terrestre."
Para alturas pequeñas respecto a la superficie de la
Tierra P = mg.

El Diccionario de Física de H. Franke plantea que
“sobre todo cuerpo actúa una fuerza, la gravedad,
debida a la atracción mutua que existe entre la Tierra y
los cuerpos que se encuentran en las inmediaciones de la misma.
Esta fuerza define el peso de los cuerpos. De esto se deduce que
el peso puede expresarse por G = mg, donde m es una propiedad
privativa de cada cuerpo (la masa pesante) y g es la
aceleración de la gravedad”. De nuevo se presenta la
misma expresión de cálculo si
hacer más consideraciones.

En Wikipedia, página modificada el 16 de julio de 2008,
se puede leer que “el peso es la medida de la fuerza gravitatoria actuando sobre un
objeto. Cerca de la superficie de la tierra, la aceleración de
la gravedad es aproximadamente constante; esto significa que
el peso de un objeto material es proporcional a su masa”.

La Enciclopedia Multimedia Salvat
considera al peso como “fuerza con que la Tierra atrae a un
cuerpo”, diciendo que el peso se obtiene multiplicando la
masa del cuerpo (propiedad característica de este) por la
aceleración de la gravedad. Todas las definiciones que se
han visto no se apartan significativamente unas de otras.

En el caso de documentos y
textos que por los fines que pretenden podrían ayudar a
esclarecer acerca del concepto peso se aprecia lo siguiente:

En la Norma Cubana NC-90-00-06-02 que establece las unidades
derivadas del SI,
con el No. 2.10.02, bajo la denominación de magnitud
física aparece Fuerza de Gravedad (peso), pero no se hace
ninguna precisión específica con relación a
esta magnitud, aunque en peso específico se menciona al
peso en la siguiente forma: “El Newton por
metro cúbico es igual al peso específico de una
sustancia homogénea, cuyo peso es un Newton cuando ocupa
un volumen igual a
un metro cúbico".

En Unidades de las Magnitudes Físicas y sus
Dimensiones, de Sena, aparece peso específico como
relación entre el peso de un cuerpo homogéneo y su
volumen, pero no define peso. Este mismo autor menciona que el
peso de un cuerpo y su masa están ligados por la
relación F = mg, donde g es la aceleración de
caída libre.

El VOX-Diccionario General de la Lengua
Española, dice que “peso es la resultante de todas
las acciones de la
gravedad sobre las moléculas de un cuerpo, en virtud de la
cual esta ejerce mayor o menor presión
sobre la superficie en la que se apoya”.

Resnick en su libro Introducción a la Teoría
de la Relatividad, en el tópico suplementario C comenta
que “objetos liberados por el astronauta no caerán
con respecto al satélite (parecen flotar en el espacio) y
el astronauta mismo estará libre de la fuerza que
actúa contra la acción de la gravedad antes del
lanzamiento (él siente que no pesa)”.

He aquí que en estas dos últimas definiciones
aparece otra forma un tanto diferente de tratar al peso con
relación a las anteriormente expuestas y que van a
acercarse a otras que a continuación se
expondrán.

Otra forma de abordar el
asunto

En su libro de Mecánica Portuondo “asocia peso de un
cuerpo con la fuerza que dicho cuerpo, él solo, ejerce
sobre su apoyo, o su sostén, cuando permanece en reposo
respecto al mismo”.

Yavorski y Pinsky establecen que “la fuerza con que la
Tierra atrae a los cuerpos se llama fuerza de gravedad”. La
causa por la que no todos los cuerpos caen a Tierra es porque el
movimiento está limitado por otros cuerpos: apoyos, hilos,
muelle, pared, etc. y a todo esto llaman enlaces o ligaduras
mecánicas. A continuación acotan que bajo la
acción de la fuerza de gravedad los enlaces se deforman y
la reacción de los enlaces deformados, según la
tercera ley de Newton,
equilibran dicha fuerza. Entonces denominan peso a la fuerza
con que el cuerpo actúa sobre el enlace (presiona sobre el
apoyo horizontal o estira al muelle) a causa de la
atracción de este cuerpo por la Tierra. También
consideran que el peso es igual a la fuerza de la gravedad en
todo sistema inercial de referencia y manejan el término
ingravidez.

Kikoin y Kikoin denominan “peso de un cuerpo a la fuerza
con que actúa sobre el apoyo o suspensión a causa
de su atracción hacia la Tierra”.

Saveliev considera que “a causa del efecto de la fuerza
de atracción de la Tierra, todos los cuerpos caen con la
misma aceleración con relación a la superficie
terrestre. Esto quiere decir que en un sistema de referencia
ligado con nuestro planeta, sobre todo cuerpo de masa m
actúa una fuerza P = mg
llamada fuerza de gravedad. Cuando respecto a la Tierra el cuerpo
está en reposo, la fuerza P se equilibra
por la reacción Fr de la
suspensión o del apoyo que impide que el cuerpo caiga
(Fr = –P). Según la
tercera ley de Newton, en este caso, el cuerpo actúa sobre
la suspensión o el apoyo con la fuerza G
igual a –Fr o sea con la fuerza G
= P = mg. La fuerza
G, con la que el cuerpo actúa sobre la
suspensión o el apoyo, recibe el nombre de peso del
cuerpo. Esta fuerza es igual a mg solo
cuando el cuerpo o el apoyo (o la suspensión) están
inmóviles con relación a la Tierra”. Saveliev
hace una definición de peso del cuerpo en el caso general
(G = m(g-w)), pero solo analiza
el caso de movimiento vertical.

A manera de
conclusiones

1. De lo mostrado anteriormente es evidente que existe
ambigüedad a la hora de conceptualizar el término
peso, pues a variadas expresiones conceptuales se las califica
según esta denominación.

2. Dentro de las dos tendencias que más se demarcan en
las definiciones, también existen en mayor o menor medida,
diferencias.

3. Si se hace un análisis de las ecuaciones
fundamentales de la Física: Leyes de
Newton, Ecuaciones de Maxwell, Teoría de la
Relatividad, Ecuación de Schrödinger, se verá
que el peso no figura en alguna de ellas, aunque se puede admitir
que es un término de uso común. Solo en la
física es de alguna utilidad al
tratar la Ley de Arquímedes y en ese caso puede evitarse su
empleo si se
dice que la fuerza de empuje equivale a la atracción
gravitatoria de la masa del líquido desplazado por el
cuerpo.

4. Atendiendo a la generalidad de la Ley de Gravitación
Universal, una de las definiciones de peso, podría ser
sustituida empleando en su lugar, el término
atracción gravitatoria, de este modo
podría pedírsele a un estudiante que determinara la
magnitud de la atracción gravitatoria de un cuerpo, sobre
la Tierra, a una distancia elevada sobre la Tierra, a determinada
distancia entre la Tierra y la Luna e incluso sobre la superficie
lunar. Esto podría contribuir también a la
precisión del término ingravidez por parte del
alumno.

5. Si se quisiera hacer mención al término peso,
como en el caso de otras magnitudes, es necesario tener en cuenta
las condiciones en que se determina este: cuerpo apoyado
horizontalmente o suspendido verticalmente, en reposo con
respecto al apoyo o la suspensión. En este caso
el peso, la magnitud medida, será la acción sobre
el apoyo o la suspensión, esto se corresponde con el uso
cotidiano del término peso y se enmarca de cierto modo en
la segunda definición que se ha analizado.

Bibliografía y
referencias

· Academia de Ciencias de la
URSS, Ensayos sobre
el desarrollo de
las Ideas Básicas de la Física, Montevideo:
Editorial Pueblos Unidos.

· Candel, A. et al Física: C.O.U, Madrid:
Ediciones Anaya, 1993.

· Candel, A. et al Física y Química:
Bachillerato 2, Madrid: Ediciones Anaya, 1992.

· Enciclopedia Multimedia Salvat.

· Enciclopedia Microsoft Encarta 2008.

· Franke, H. Diccionario de Física, Barcelona:
Editorial Labor, S.A., 1967.

· Halliday, D. et, al Fundamentals of Physicsr John
Willey & Sons inc, fifth edition, 1997.

· KIkoin, I.K. y Kikoin A.K. Física,
Moscú: Editorial Mir, 1983.

· Landau L. D. et al, Curso de Física General:
Mecánica y Física Molecular,
Moscú: Editorial Mir, 1988.

· Norma Cubana NC-90-00-06-02

· Portuondo, R. Pérez, M. Mecánica, La
Habana: Editorial Pueblo y Educación, 1983.

· Resnick, R., Introducción a la Teoría
Especial de la Relatividad, México:
Editorial Limusa, 1997.

· Saveliev, I. V. Curso de Física General, Tomo
I, Moscú :Editorial Mir, 1984.

· Schurman P. F. Historia de la
Física, Buenos Aires:
Editorial Nova, 1945.

· Sena, L. A., Unidades de las magnitudes
físicas y sus dimensiones, Moscú: Editorial Mir,
1979.

· Valdés, R. Historia de la Física: desde
la Antigüedad hasta el siglo XVIII, La Habana: Editorial
Pueblo y Educación, 1987.

· VOX- Diccionario General de la Lengua Española
de la Enciclopedia Microsof Encarta 99.

· Wikipedia, la enciclopedia libre.htm, consulta 11 de
agosto de 2008.

· Yavorski, B.M. y Pinski, Fundamentos de
Física. Tomo I, Moscú: Editorial Mir, 1983.

*Diego de Jesús Alamino Ortega,
Profesor del
Departamento de Ciencias Exactas de la Universidad
Pedagógica de Matanzas, Cuba. Graduado
de Licenciado en Ciencias Físicas en La Universidad de La
Habana, Doctor en Ciencias Físicas. Desde 1975 trabaja
como profesor universitario, impartiendo asignaturas en pre-grado
y postgrado del área de las Ciencias Exactas, la Historia
y Filosofía de la Ciencia y la
Metodología de la Investigación Científica. Asiste con
regularidad a eventos
científicos de carácter Nacional e Internacional donde
presenta trabajos, dicta conferencias y ofrece cursos, tales son
los casos de Reunión de la Asociación de Profesores
de Física de la Argentina, Conferencias Interamericanas
sobre Educación en Física (Brasil y Cuba),
VIII Conferencia
Internacional de Historia Filosofía y Enseñanza de la Ciencia
(Inglaterra), XXI
Congreso Internacional de Historia de la Ciencia (México).
Ha laborado como profesor en la Universidad Bolivariana de
Venezuela y el
Instituto Pedagógico León Tolstoi, de Tula
(Rusia). Tiene
publicados un número apreciable de artículos de
diversos contenidos en publicaciones cubanas y de otros
países.