Entonces, ¿qué pesamos?
En física, el peso es la fuerza (a sabiendas, de su terminología moderna: interacción gravitatoria) – en consecuencia: debe contabilizarse en N/kgf/kp en lugar de kg – con la
cual, un cuerpo actúa sobre un punto de apoyo, originado por la aceleración de la gravedad, cuando
ésta actúa respecto de la masa del cuerpo. Al ser una fuerza, el peso es en sí mismo una cantidad vectorial, de modo que está caracterizado
por su magnitud y dirección, aplicado en el centro de gravedad del cuerpo y dirigido
aproximadamente hacia el centro de la Tierra.
Una magnitud física, se
denomina escalar, cuando puede representarse
con un único número (única coordenada)
invariable en cualquier sistema de referencia. Así la masa de un cuerpo es un
escalar, pues basta un número para representarla (por ejemplo: 75 kg).
§ La masa (contabilizada en: kg) es una magnitud (propiedad) escalar e intrínseca pues, resulta solo es
dependiente de la cantidad de materia que la componga – ojo,
podría considerarse extrínseca, si se toma a que ésta, termina dependiendo
del campo de Higgs, pero eso, quedaría fuera del alcance de este
análisis –.
§ El peso (contabilizado en: kgf aunque, coloquialmente, erróneamente contabilizado en kg) es una magnitud (propiedad)
vectorial y extrínseca pues, resulta dependiente de la intensidad del campo
gravitatorio – entre otros condicionantes –. En la práctica: (kgf=kg*g(h)).
§ El Newton (1N: newton = 1kg*m/s^2, que viene representando: la cantidad de fuerza aplicada durante un segundo a una masa de 1 kg para que esta adquiera la velocidad de un metro por segundo respecto a la velocidad colineal que tenía previamente a la aplicación de la fuerza), es una magnitud (propiedad) vectorial y extrínseca pues, resulta dependiente de la intensidad del campo gravitatorio – entre otros condicionantes –. En la práctica: (N=kg*g(h)).
Kilopondio (kp) o Kilogramo fuerza (kgf):
Es la fuerza ejercida sobre una
masa de 1 kg (kilogramo masa según se define en
el Sistema Internacional) por la gravedad estándar en
la superficie terrestre, esto
es g(0)=9,80665 m/s^2 (en latitud geodésica de 45° al nivel
del mar). En definitiva, el kilogramo-fuerza
(o kilopondio) en el Sistema Técnico de Unidades, es el peso de un
kilogramo de masa en una posición estándar (en
la Oficina Internacional de Pesas y Medidas
en Paris) de la superficie terrestre.
Nota: si bien, el (Kp), pretende ser una medida estándar de pesado, su
practicidad, radica en la capacidad de adecuarse a la altura (al diferencial de potencial gravitatorio)
– es decir: a la posible variación entre (g(0)) y (g(h)) –, para así, evitar la
discrepancia, al menos, entre la condicionante (g).
¿Existirá
entonces, alguna forma de probar que: un (1 kg/kp/N) de paja tiene un
peso diferente que (1 kg/kp/N) de plomo?
Claro. A ver.
Dado que, el peso de un cuerpo es, a fines prácticos: aparente (es
decir: peso aparente) – no implica que no exista, sino que,
resulta ser de carácter extrínseco (es
decir: dependiente de condicionantes externos) –. Sea por: (condicionantes)
§ un (DPG: diferencial de potencial gravitatorio) – es decir:
diferencias en el potencial del campo gravitatorio (por ej.:
aunque no necesariamente, podrían darse al variar la posición dentro del mismo) donde se realicen las mediciones (es decir: entre
las g(h)) –,
§ un (DPF: diferencial de presión fotónica) – es decir: diferencias
en la presión Solar, lámparas, etc. donde se realicen las mediciones –,
§ un (DEF: diferencial de elevación – es decir: entre los empujes – por densidad de fluido
circundante) – es decir: diferencias en la
densidad del fluido en donde se realicen las mediciones –,
§ otros diferenciales que alejan del ideal (por ej.: diferencial de la fuerza centrífuga en donde se realicen los pesados, diferencial de albedo, etc.),
las mediciones, entre
diferentes sustancias y/o volúmenes, pueden resultar diferentes. Máxime, a
sabiendas de que: la densidad de
la paja es bastante menor a la del plomo. Ergo, incluso, si pesamos ambos cuerpos en un mismo lugar y medio. Solo,
al desestimar los condicionantes antes mencionados, la comparativa (en
nuestro caso: igualdad de peso) entre los pesos de estos cuerpos (y
de tantos otros) – sea peso en kg (lenguaje coloquial erróneo)=kgf=(kg*g(h))=peso en kp=peso en N (obviamente, aceptando que: si bien,
el kp, remite a una específica posición y en ello a una específica gravedad tomada
como estándar, como en el caso del kg/kgf/N, los pesos (resultados experimentales),
terminarían, a lo menos, por diferenciarse según (g(h))) –, resulta cierta. Aunque, a fines
prácticos, tales diferencias resultan insignificantes.
Conclusión: solo, en condiciones ideales (es decir: donde los condicionantes no se diferenciasen), 1 kg (que debería
reemplazarse por kgf/kp/N – al provenir de una báscula (que mide una
fuerza) que no divide por g(h) ni toma en consideración otros condicionantes – de paja pesaría lo mismo que 1 kg (que debería reemplazarse por kgf/kp/N – al provenir de una báscula (que mide una
fuerza) que no divide por g(h) ni toma en consideración otros condicionantes –) de plomo. Puesto que: tan solo, la variación de uno de los condicionantes y la igualdad de resultados experimentales no
se observa – siendo que: para el caso de cuerpos y condiciones idénticas,
la igualdad debería observarse –.
Magnitud Física: Básicamente, es una propiedad o cualidad de un sistema físico a la que se le pueden asignar distintos valores numéricos como resultado de una medición cuantitativa (no siendo magnitudes físicas de momento el amor, la belleza, etc.). No debe confundirse, magnitud con cantidad. La magnitud es la propiedad, pero la cantidad es cuánto de eso tiene la magnitud. Por ejemplo, el tiempo es una magnitud, pero 12 horas es una cantidad.
Estado Físico: Básicamente, es cada una de las situaciones o formas físicamente distinguibles mediante la
medición de alguna(s) propiedad(es) que puede adoptar un sistema físico en su evolución temporal. Es decir, en un sistema físico que está sufriendo cambios, un estado físico es cualquiera de las situaciones
posibles como resultado de dichos cambios.
Sistema Físico: Básicamente, es un agregado de objetos o entidades materiales entre
cuyas partes existe una vinculación
o interacción de tipo causal (aunque no necesariamente determinista o
causal en el sentido de la teoría de la
relatividad). Todos los sistemas físicos se caracterizan por:
§ Poseer una ubicación – modernamente se dice: ser coordenable
– en el espacio-tiempo.
§ Poseer un estado físico definido sujeto a evolución temporal.
§ Poderle asociar una magnitud física
llamada energía.
Nota: un ejemplo, escasamente intuitivo de sistema
físico resulta ser: el vacío cuántico.
Capacidad: Básicamente, la posibilidad que tiene algo de contener en su interior
otras cosas.
Entropía: Básicamente, en termodinámica,
la entropía (simbolizada como S), es
una magnitud física que permite, mediante un cálculo, determinar la
parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo.
§ Aceptando claro, que de momento no existe un entropiómetro,
por lo que la medida de esta magnitud física
es indirecta.
Problemas con
la definición de (Energía):
Muchos
autores modernos dedicados a temas termodinámicos consideran trabajo y calor
como formas de transmisión de la energía, y el trabajo queda definido como energía
en tránsito (en forma macroscópica u ordenada, para diferenciarlo del calor, la
otra forma (microscópica y desordenada) de transmisión de la energía). Si se
combinan los criterios “energía = capacidad
para hacer trabajo” y “trabajo
= energía en tránsito” quedaría que la energía es algo así
como “su capacidad de transmitirse”, lo que carece de utilidad práctica por su
excesiva generalidad.
La
energía se puede degradar (perder la capacidad de transmitirse en forma de
trabajo útil) aunque durante el proceso no hayan existido pérdidas de energía.
La medida de la degradación de la energía viene dada por el incremento de la
entropía.
La
energía almacenada en un gramo de combustible puede hacer girar las ruedas y
mover un vehículo varios metros al combustionar, lo que equivale a transmitirse
en forma de trabajo útil. Durante la combustión también se produce cierta
transferencia de energía en forma de calor, que eleva la temperatura de las
piezas internas del motor (incremento de energía térmica). La suma de las
energías que aparecen en forma de: movimiento + energía térmica + energía de
los residuos de la combustión es exactamente la misma que estaba almacenada en
el combustible (principio de conservación de la energía). Eventualmente, la
energía que adquirió el vehículo en movimiento también se transformará en
energía térmica, a causa de la fricción de las partes móviles del motor, de la
carrocería con el aire y de las ruedas con el pavimento y los frenos.
Finalmente, esa energía térmica no desparece, sino que pasa al medio ambiente.
La
energía almacenada inicialmente en el combustible no se pierde, pero la energía
térmica resultante en el proceso ya no puede volver a ser aprovechada para
mover el vehículo. Por tanto, durante el proceso la energía ha perdido su
capacidad de transmitirse en forma de trabajo (se ha degradado). Como la
energía degradada no se puede utilizar nuevamente para obtener trabajo, la
definición de energía como “capacidad de hacer
trabajo” no parece ser totalmente general.
De
hecho, hoy día es prácticamente imposible encontrar en los libros de texto una
definición generalizada de energía que no pueda ser impugnada por una razón u
otra.
En
el marco de las ciencias físicas, para definir correctamente cualquier tipo de energía,
es necesario incluir en la definición la forma de medir, directa o
indirectamente (la medición indirecta es aquella que permite evaluar la
magnitud a partir de una expresión analítica, y no directamente mediante algún
instrumento), ese tipo particular de energía.
Considerar esta
definición de (Trabajo):
“Trabajo:
cambio de la energía de un sistema por la aplicación de una fuerza” (sic).
Apliquemos esta definición al sistema formado por la Tierra y un cuerpo que cae
hacia ella desde una altura cercana a su superficie. La energía cinética del
cuerpo varía bajo la acción de la fuerza gravitatoria y, según la definición
anterior, habría trabajo. Pero la energía mecánica del sistema no cambia
(sistema conservativo) y, de acuerdo a la definición, no habría trabajo. Es
decir, la definición propuesta es inaceptable por ambigua: según esa
definición, aún en un mismo sistema y fenómeno, habrá o no trabajo en
dependencia de la energía que Ud. tome en cuenta.
Conclusión:
Es posible resumir brevemente el análisis
anterior de la siguiente forma:
§ El término “energía” tiene significados muy diferentes
en las ciencias físicas y en el habla popular. Contrariamente a lo que ocurre
en el campo de las ciencias, en lo popular el concepto “energía” no está
asociado a alguna magnitud.
§ Existe una doble acepción del término energía; se
puede utilizar tanto para: a) designar un tipo específico de energía (cinética,
magnética) como para: b) indicar el lugar de donde provienen o se almacenan los
diferentes tipos de energía (eólica, solar).
§ En las ciencias físicas no tiene mucho sentido hablar
de “energía” a secas, término que, aislado de algún otro que especifique el
tipo de energía, no es una magnitud mensurable y carece de una definición
concluyente.
§ Se recomienda ser en extremo cuidadoso al analizar la
posible introducción de supuestas definiciones “novedosas” de las magnitudes
físicas.
§ Términos tales como energía vital, energía
piramidal o energía biocósmica son términos que carecen de significado científico
y sólo se utilizan usualmente para tratar de dar credibilidad a supuestos
resultados pseudocientíficos.
§
El Concepto “Energía” en la Enseñanza de
las Ciencias, Arnaldo González Arias, Dpto. Física Aplicada, Universidad de La
Habana.
