19.1 Qué representa la masa
La masa es una propiedad del cuerpo y en el Sistema Internacional se mide en kilogramos (kg). Dentro de la mecánica clásica indica cuánta resistencia ofrece un objeto cuando una fuerza intenta modificar su velocidad.
Una masa de 8 kg conserva ese valor en la Tierra, en la Luna o en una nave. Cambiar el lugar puede modificar las fuerzas que actúan sobre ella, pero no su masa.
En una simulación conviene guardar la masa como un dato positivo del objeto. Una masa cero provocaría una división por cero al calcular aceleración, mientras que una masa negativa no pertenece al modelo introductorio que estamos usando.
19.2 Inercia y estado de movimiento
La inercia es la tendencia a conservar la velocidad. Si un objeto está quieto, tiende a seguir quieto; si se mueve, tiende a mantener su rapidez y dirección mientras la fuerza neta sea cero.
La inercia no es una fuerza que empuje al objeto. Describe su respuesta frente a las interacciones. Agregar una supuesta “fuerza de movimiento” para mantenerlo avanzando suele producir aceleraciones que el modelo no justifica.
Cuanto mayor es la masa, menor es el cambio de velocidad producido por una misma fuerza durante el mismo tiempo. Por eso un carrito liviano responde más que un camión ante empujes iguales.
19.3 El peso es una fuerza
El peso es la fuerza gravitatoria ejercida sobre una masa. Cerca de la superficie de un astro se calcula mediante:
La masa m se expresa en kg y la aceleración gravitatoria g en m/s². El resultado se mide en newtons (N). En la superficie terrestre suele usarse g = 9,8 m/s²; una masa de 10 kg tiene un peso aproximado de 98 N.
El peso tiene dirección y sentido: cerca de la Tierra apunta hacia su centro. En una escena bidimensional suele representarse mediante un vector vertical, por ejemplo { x: 0, y: m * g } cuando el eje y positivo apunta hacia abajo.
19.4 Masa y peso no son sinónimos
| Característica | Masa | Peso |
|---|---|---|
| Qué describe | Inercia del cuerpo | Interacción gravitatoria |
| Tipo | Escalar | Vector |
| Unidad SI | kilogramo (kg) | newton (N) |
| ¿Cambia de planeta? | No | Sí, porque cambia g |
| Relación | Propiedad del objeto | P = m · g |
En el habla cotidiana se dice “peso 70 kg”, pero una balanza doméstica estima masa a partir de la fuerza que recibe. En física debemos conservar la diferencia para que las ecuaciones y unidades sean coherentes.
19.5 Peso en la Tierra y en la Luna
Una persona de 70 kg pesa aproximadamente 686 N en la Tierra, donde g ≈ 9,8 m/s². En la Luna, con g ≈ 1,62 m/s², pesa cerca de 113,4 N. Su masa continúa siendo 70 kg.
Esta separación permite reutilizar objetos en distintos escenarios. La masa pertenece al cuerpo y la gravedad al entorno. Cambiar el planeta requiere modificar g, no editar cada objeto.
19.6 Fuerza, masa y aceleración
La segunda ley de Newton conecta estas ideas: la aceleración es la fuerza neta dividida por la masa. Dos cuerpos sometidos a la misma fuerza no responden igual si sus masas difieren.
Las unidades confirman la relación: N/kg equivale a m/s². Si la fuerza está en newtons y la masa en kilogramos, la aceleración queda expresada correctamente.
Duplicar la fuerza duplica la aceleración. Duplicar la masa, manteniendo la fuerza, reduce la aceleración a la mitad. Estas proporciones son buenas pruebas para una implementación.
19.7 Cálculos en JavaScript
Podemos separar el cálculo del peso y el de la aceleración. Los nombres incluyen unidades para reducir confusiones.
const masaKg = 5;
const gravedadMps2 = 9.8;
const fuerzaNetaN = 20;
const pesoN = masaKg * gravedadMps2;
const aceleracionMps2 = fuerzaNetaN / masaKg;
console.log(pesoN.toFixed(1) + ' N');
console.log(aceleracionMps2 + ' m/s²');Los resultados son 49,0 N de peso y 4 m/s² de aceleración. El peso no se divide por la masa para este cálculo horizontal porque la fuerza neta horizontal ya fue dada por separado.
19.8 Laboratorio: masa, fuerza y gravedad
Aplicá una fuerza horizontal a un bloque. La masa determina su aceleración y la gravedad determina su peso. El laboratorio separa ambos resultados para mostrar que no son intercambiables.
Estado inicial del modelo.
- Duplicá la masa y observá que la aceleración se reduce a la mitad.
- Cambiá la gravedad: el peso cambia, pero la aceleración horizontal no.
- Usá fuerza negativa para invertir el sentido de la aceleración.
- Con fuerza horizontal cero, el bloque conserva su velocidad inicial nula.
19.9 Qué fuerzas incluye el laboratorio
El modelo calcula movimiento horizontal sin fricción. En el eje vertical supone que el suelo ejerce una fuerza normal que equilibra el peso, por lo que el bloque no cae. Mostrar el peso no significa aplicarlo sobre el eje horizontal.
En una superficie inclinada, parte del peso actuaría a lo largo de la pendiente. Con fricción, habría que calcular otra fuerza opuesta al deslizamiento. El primer paso siempre es definir los ejes y sumar las fuerzas por componente.
Explicitar qué se omite evita atribuir al modelo más alcance del que tiene.
19.10 Masa en motores y simulaciones
Una estructura de datos puede almacenar masa, posición, velocidad y un acumulador de fuerzas. Durante cada paso se agregan las fuerzas, se calcula la aceleración y luego se reinicia el acumulador para el fotograma siguiente.
function calcularAceleracion(fuerzaNetaN, masaKg) {
if (masaKg <= 0) throw new Error('La masa debe ser positiva');
return fuerzaNetaN / masaKg;
}
console.log(calcularAceleracion(18, 6) + ' m/s²');El resultado es 3 m/s². Validar la masa cerca de la función física impide que un dato inválido produzca Infinity o contamine el resto de la simulación.
19.11 Ejercicio integrador
Un módulo de 8 kg se encuentra en la Luna, donde g = 1,62 m/s². Recibe una fuerza horizontal neta de 24 N durante 3 s y parte del reposo. Calculá su peso, aceleración horizontal y velocidad final.
Ver solución y código
El peso es 8 · 1,62 = 12,96 N. La aceleración horizontal es 24 / 8 = 3 m/s². La velocidad final es 0 + 3 · 3 = 9 m/s.
const masa = 8, gravedad = 1.62;
const fuerza = 24, tiempo = 3, velocidadInicial = 0;
const peso = masa * gravedad;
const aceleracion = fuerza / masa;
const velocidadFinal = velocidadInicial + aceleracion * tiempo;
console.log(peso.toFixed(2) + ' N');
console.log(aceleracion + ' m/s²');
console.log(velocidadFinal + ' m/s');19.12 Ideas para recordar
- La masa mide inercia, se expresa en kg y pertenece al cuerpo.
- El peso es una fuerza, se expresa en N y se calcula con P = m · g.
- La masa no cambia al trasladar el objeto; el peso cambia si cambia la gravedad.
- Una misma fuerza produce menos aceleración sobre una masa mayor.
- La gravedad conviene almacenarla como propiedad del entorno.
- Las fuerzas deben sumarse por ejes antes de dividir por la masa.
- Una simulación debe rechazar masas nulas o negativas.
En el próximo tema estudiaremos las fuerzas como interacciones y el concepto de fuerza resultante.