Masa gravitacional

Masa gravitacional

La masa gravitacional es la medida de la fuerza de atracción gravitatoria que experimenta una porción de materia másica dentro de un campo gravitatorio.

La masa gravitatoria de un cuerpo es la magnitud de este cuyo efecto observable es que este cuerpo atrae un segundo cuerpo con cierta fuerza. Experimentalmente se ha observado que la cantidad de esta fuerza f es directamente proporcional a la cantidad de masa gravitatoria mg del primer cuerpo, es directamente proporcional a la cantidad de masa gravitatoria mg’ del segundo cuerpo e inversamente proporcional al cuadrado de la cantidad de distancia d entre ambos cuerpos; esto ocurre con suficiente aproximación en el caso de que los dos cuerpos sean pequeños en comparación con la cantidad distancia d entre ambos, o en el caso de que los dos cuerpos sean esféricos. Si empleamos el símbolo ~ para indicar proporcionalidad entre cantidades, lo anterior se puede expresar:

(f ) ~ (mg) • (mg’ ) / (d 2)

o bien, entre medidas de las cantidades:

f = k1 • mg • mg’ / d 2

en donde k1 es una constante que depende de las unidades escogidas.

Masa inercial

Esquema del aumento de la masa inercial en función de la velocidad. c es la velocidad de la luz.

En física, la masa inercial es una medida de la resistencia de una masa al cambio de velocidad en relación con un sistema de referencia inercial. En física clásica la masa inercial de partículas puntuales se define mediante la siguiente ecuación:

donde la partícula «uno» se toma como la unidad ( ); es la masa inercial de la partícula ; es la aceleración inicial de la partícula , en la dirección de la partícula hacia la partícula , en un volumen ocupado sólo por partículas y , donde ambas partículas están inicialmente en reposo y a una distancia unidad.

No hay fuerzas externas, pero las partículas ejercen fuerza las unas en las otras. La masa inercial es igual a la masa gravitacional. Este último principio es la base de la teoría general de la relatividad, propuesta por Einstein en 1916.

Sistema de referencia

Un sistema de referencia o marco de referencia es un conjunto de convenciones usadas por un observador para poder medir la posición y otras magnitudes físicas de un sistema físico. Las trayectorias medidas y el valor numérico de muchas magnitudes son relativas al sistema de referencia que se considere, por esa razón, se dice que el movimiento es relativo. Sin embargo, aunque los valores numéricos de las magnitudes pueden diferir de un sistema a otro, siempre están relacionados por relaciones matemáticas tales que permiten a un observador predecir los valores obtenidos por otro observador.

Se entiende por marco de referencia al punto en el cual trazamos un sistema de coordenadas cartesianas (x.y) (x.y.z). Un marco de referencia inercial es aquel sistema de coordenadas que se encuentra FIJO O CON VELOCIDAD CONSTANTE respecto de otro sistema inercial.

Dos vehículos moviéndose a velocidades constantes diferentes, respecto a un observador inercial inmóvil respecto a la carretera, constituyen dos sistemas de referencia inerciales adicionales.

Máquina de Atwood

La máquina de Atwood fue inventada en 1784 por George Atwood como un experimento de laboratorio para verificar las leyes mecánicas del movimiento uniformemente acelerado.

La máquina de Atwood consiste en dos masas, y , conectadas por una cuerda inelástica de masa despreciable con una polea ideal de masa despreciable.

Cuando , la máquina está en equilibrio neutral sin importar la posición de los pesos.

Cuando ambas masas experimentan una aceleración uniforme.

Ecuaciones:

Fuerzas que afecten

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