EXPERIMENTO DE MACH

EXPERIMENTO DE MACH

10 diciembre, 2018 0 By Ensambledeideas

Hemos visto en otros artículos sobre las leyes de Newton que, cuando se aplica una fuerza sobre un cuerpo, la aceleración (es decir, el cambio de velocidad respecto del tiempo) dependerá del sentido de la fuerza. No debemos dejar de lado que también depende de las características del cuerpo que sufre el cambio. 

Fig. 1: No es lo mismo patear , con la misma fuerza, una pelota de papel que una pelota de cuero. Es evidente que la aceleración que experimentarán ambos cuerpos es muy diferente.

Fue el físico y filósofo austríaco Ernst Mach (1838-1916) quien logró dar una explicación -en base a sus experimentos- sobre por qué los cuerpos reaccionan de forma diferente ante la misma fuerza, dependiendo de sus características. ¿Y cómo lo hizo? Mach colocó dos masas diferentes (en el esquema de la figura 2, están representadas con las bolas A y B) unidas por un resorte. Luego, alejó los cuerpos uno de otro. Al soltarlos, se dio cuenta que, sin importar que la fuerza experimentada por las bolas era la misma (la que llamamos fuerza elástica), uno de los cuerpos sufría una aceleración mayor que la del otro.

Mach se dio cuenta que en su experimento no importaba la distancia con la que separaba las bolas. En todos los caso, la aceleración sufrida por el cuerpo de menor masa era mayor. Asimismo, la aceleración sufrida por el cuerpo de mayor masa era menor.

La relación entre las aceleraciones era siempre la misma: a mayor masa de los cuerpos, menor era su aceleración. Llamó masa inercial esa característica que los diferenciaba.

Fig.2: Experimento de Mach.

Su experimento continuó un poco más: colocó un tercer cuerpo en interacción con el primero, observando siempre la diferencia de aceleraciones entre un cuerpo y el otro. Hizo lo mismo con un cuarto cuerpo y con un quinto. En todos los casos, calculó la relación entre la masa inercial del cuerpo A respecto de los otros que iba colocando. Fue así que definió “1 kilogramo” como masa patrón.

Como conclusión, podemos decir que Mach se dio cuenta que la masa es un valor característico de cada cuerpo y es la responsable de que los cuerpos se aceleren de forma diferente ante la misma fuerza aplicada sobre ellos. Obviamente, si ambos cuerpos presentan la misma masa, su aceleración será la misma cuando se les aplique la misma fuerza.

Matemáticamente, podríamos expresar esto como:

$$m_a\cdot a_a=m_b\cdot a_b$$

Esto significa que el producto de la masa por la aceleración vale siempre lo mismo para ambos cuerpos cuando la fuerza aplicada sobre ellos es la misma.


Actividades:

  • Si se aplica una fuerza de 43 N a un cuerpo de 3 kg y luego se aplica la misma fuerza a un cuerpo de 5 kg, ¿cuál de los dos alcanzará una mayor velocidad al cabo de 10 segundos?
  • ¿Cuál es la evidente relación entre el experimento de Mach y la segunda ley de Newton? Te sugerimos darle un vistazo a nuestro artículo sobre Leyes de Newton.
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