Medir la masa sin gravedad
En caída libre nada pesa, así que una báscula marca cero. Pero la masa no desaparece: se manifiesta como inercia. El simulador une dos objetos y los hace girar alrededor de su centro de masas para compararlos.
Fórmula clave
x_cm = (m₁·x₁ + m₂·x₂) / (m₁ + m₂) · r₁ / r₂ = m₂ / m₁
Pruébalo
Cómo usar el simulador
En caída libre una báscula no sirve, porque nada pesa. La masa, en cambio, sigue ahí, y se manifiesta como inercia. Si unes dos objetos con una cuerda y los haces girar, el conjunto gira alrededor de su centro de masas, que está más cerca del objeto más pesado. Cuando los dos tienen la misma masa, el centro queda justo en medio y el sistema gira equilibrado.
Controles
- Agua (mL = g): la cantidad de agua de la bolsa de referencia. Un mililitro de agua tiene una masa de un gramo.
- Objeto (g): la masa del objeto que quieres medir.
Qué probar
- Reproduce el experimento de Grace: ajusta el agua hasta equilibrar un objeto de 328 g. El sistema da por buena la medida cuando la diferencia baja de 5 g.
- Desequilibra mucho las masas y observa cómo se desplaza el sistema hacia el lado más pesado.
- Piensa en la precisión: 325 frente a 328 g es un error de alrededor del 1 %, muy bueno para un instrumento improvisado.
Cargando simulador…
Peso y masa no son lo mismo
La masa es la cantidad de materia y la resistencia de un objeto a cambiar su movimiento. El peso es la fuerza con la que la gravedad tira de esa masa. En la Tierra van siempre juntos, y por eso solemos confundirlos, pero en una nave en órbita o en el espacio profundo el peso aparente desaparece y la masa sigue igual.
Empujar una caja de 100 kg en la Estación Espacial cuesta tanto como en la Tierra para ponerla en marcha: lo único que no hay que vencer es su peso.
El centro de masas
Si unes dos objetos con un hilo y los haces girar en ingravidez, giran alrededor de un punto llamado centro de masas. Ese punto está más cerca del objeto más pesado, a distancias inversamente proporcionales a las masas. Si las masas son iguales, el centro queda justo en medio y el sistema gira de forma equilibrada.
Así se puede comparar una masa desconocida con una conocida, como una bolsa de agua (un mililitro de agua tiene un gramo de masa): ajustas la cantidad de agua hasta que el giro queda equilibrado.
Cómo se pesan los astronautas
En la Estación Espacial Internacional los astronautas se miden con un aparato que los empuja con un muelle de fuerza conocida y mide la aceleración que adquieren: por la segunda ley de Newton, m = F/a. Otros sistemas usan la oscilación de un muelle, cuyo periodo depende de la masa que lleva encima.
Ejemplo resuelto
Ejemplo: dos masas unidas por un hilo de 1 m
- Une un objeto de 600 g y otro de 200 g con un hilo de 1 m y hazlos girar.
- Distancia del centro de masas al objeto de 600 g: 1 · 200 / (600 + 200) = 0,25 m. Al de 200 g: 0,75 m.
- El objeto ligero recorre un círculo tres veces más grande. Si las masas fueran iguales, cada una giraría a 0,5 m del centro.
- En el simulador, iguala el agua con un objeto de 328 g: el sistema se considera equilibrado cuando la diferencia baja de 5 g.
En Proyecto Hail Mary
En la novela, el protagonista necesita medir la masa de un objeto en un lugar sin gravedad y lo resuelve comparándolo con una cantidad conocida de agua mediante el giro.
Preguntas frecuentes
¿En la Estación Espacial no hay gravedad?
Sí la hay: a 400 km de altura la gravedad es un 90 % de la de la superficie. Los astronautas flotan porque la estación y ellos caen juntos alrededor de la Tierra todo el tiempo, en caída libre.
¿Una balanza de platillos funciona en la Luna?
Sí, porque compara dos masas bajo la misma gravedad. Una báscula de muelle, en cambio, marcaría una sexta parte de lo normal.
¿Por qué es importante pesar a los astronautas?
En ingravidez pierden masa muscular y ósea, y los médicos necesitan seguir esa pérdida para ajustar el ejercicio y la dieta.