Peso

1. Definición
2. Unidad y notación
3. El vector de peso
4. Medida de peso
5. Calcular un peso
6. La intensidad de la gravedad
7. Ejemplos de cálculo de peso
8. Calcule el peso utilizando la ley de la gravitación universal.
9. Variaciones de peso

Definición

Definición de peso corporal

El peso, también llamado fuerza de gravedad, es en la Tierra la fuerza gravitacional ejercida por nuestro planeta en un cuerpo ubicado a una distancia cercana a su superficie. Nota

• El peso es solo un caso especial de fuerza gravitacional.
• Una «distancia cercana» corresponde a una altitud insignificante frente al radio de la Tierra (6340 km), o aproximadamente diez kilómetros como máximo.

Definición general

La noción de peso puede extenderse a otras estrellas, entonces podemos usar la siguiente definición: El peso de un cuerpo sobre una estrella (planeta, satélite, etc.) corresponde a la fuerza gravitacional que esta estrella ejerce sobre el cuerpo en la medida en que se encuentra en o cerca de su superficie.

Unidad y notación

El peso, como cualquier fuerza, se expresa en newton o más raramente en una unidad derivada de Newton.

Se observa P (como peso!) Con posiblemente en subíndice o entre paréntesis el nombre del cuerpo o incluso un subíndice. Por ejemplo, se puede observar el peso de un paquete:

• P_paquete
• P (paquete)
• P₁ (siempre que defina la notación)
• P_Un (de nuevo después de explicar esta notación)
• o simplemente P (si no puede haber confusión con otros pesos)

Se observa el vector asociado con esta fuerza.

El vector de peso

• Su punto de aplicación: el centro de gravedad del cuerpo.
• Su dirección: vertical
• Su significado: hacia abajo (hacia el centro de la Tierra)
• Su longitud: proporcional al valor del peso.

Ejemplo

 

Medida de peso

El peso es una fuerza que se puede medir con un dispositivo llamado dinamómetro, entonces es suficiente suspender el cuerpo cuyo peso queremos saber para leer su valor.

Calcular un peso

El peso es proporcional, por un lado, a la masa «m» del cuerpo y, por otro lado, a una cantidad notada «g» y llamada intensidad de gravedad, que se puede traducir por la siguiente relación:

P = m x g

donde

• m es la masa del cuerpo en kilogramos (kg)
• g es la intensidad de la gravedad en newton por kilogramo (N / kg o N.kg^-1)
• P es el peso del cuerpo en newton (N)

La intensidad de la gravedad

Se observa «g» (que evoca la gravitación) y se expresa en newton por kilogramo (N / kg o N.kg^-1)

Tenga en cuenta que esta unidad es equivalente a metros cuadrados por segundo (m / s² o m.s^-2) que es la unidad de una aceleración, es por esta razón que la aceleración experimentada por un piloto (fórmula 1, avión, transbordador espacial …) a veces se expresa en «g». La intensidad de la gravedad es una cantidad que traduce la influencia gravitacional del planeta, por lo tanto, su valor depende de la estrella considerada, no es el mismo ejemplo para la Tierra, la Luna o Marte. Su valor aumenta con la masa de la estrella, por lo que la intensidad de la gravedad de la Tierra es mayor que la de Marte, que en sí misma es mayor que la de la Luna. En la Tierra, a nivel de la superficie terrestre g = 9.81 N / kg Dependiendo de la situación, es posible utilizar un valor redondeado y es esencial recordar que su valor es cercano a 10 N / kg.

Ejemplos de cálculo de peso

• Una botella de agua tiene una masa total m = 1.52 kg P_botella = mg P_botella = 1.52.9.81 P_botella = 14,9 N
• Una pelota tiene una masa m = 250 g La masa primero debe convertirse: m = 0.250 kg P_bala = mg P_bala = 0.250.9.81 P_bala = 2.45 N
• Un automóvil tiene una masa de 1,54 toneladas Conversión de masa: m = 1.54.10³ kg Coche = mg Coche = 1.54.10³.9.81 Coche = 1.51.10^{4 4} N

Calcule el peso utilizando la ley de la gravitación universal.

Dado que el peso es solo un caso particular de la fuerza gravitacional, es posible calcularlo a partir de la ley universal de la gravitación, aunque este último es menos simple que la relación P = mg. Solo usa:

• La masa del cuerpo cuyo peso se busca.
• La masa del planeta Tierra (o de la estrella en la superficie de la cual se encuentra el cuerpo.
• El radio del planeta como un radio.

Ejemplo

Un cuerpo de masa m = 5.00 kg se encuentra en la superficie de la luna. Este último tiene un radio R_L = 1737 km y una masa m_L = 7.36 × 10²² kg

 

Nota

También es posible calcular la intensidad de la gravedad del planeta cuya expresión se deriva de la de la ley de la gravitación universal y luego usar la relación habitual (P = mxg) para calcular el peso del cuerpo.

Variaciones de peso

El peso no es una cantidad constante, depende de los mismos factores que la fuerza gravitacional:

• de la masa corporal con la que interactúa.
• La distancia entre los centros de gravedad de los cuerpos que interactúan.

En consecuencia:

• el peso de un cuerpo depende de la masa de la estrella en la que se encuentra, su peso disminuye en estrellas más pequeñas y aumenta en estrellas de mayor masa. Por lo tanto, el peso de un cuerpo es más pequeño en la Luna o en Marte que en la Tierra.
• El peso corporal tiende a disminuir con la altura