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necesario aplicar el doble de fuerza al cuerpo con la
doble masa. Este último cuerpo "tiene más inercia"
que el primero, se resiste más a ser acelerado.
La segunda ley introduce dos conceptos
nuevos: el de fuerza y el de masa. Para poder obtener
una medida cuantitativa de cualquiera de estas
cantidades es menester contar previamente con un
método para determinar la orra . Lo que se hace es lo
siguiente:
Se escoge un cuerpo especial, único, como el
estándar universal de masa. A este cuerpo, denominado
el kilogramo patrón, se le asigna así una masa unitaria
cuyo valor se define como un kilogramo ( 1 kg). El
ki logramo patrón es un cilindro compuesto de una
aleación de 90% de platino y 10% de iridio, que se
conserva en la Oficina rntemacional de Pesas y
Med idas en 5evres, un suburbio de París2 •
Ya con esta referencia podemos medir fuerza s.
El procedimiento consistiría en aplicar la fuerza
desconocida al kilogramo patrón, medir la aceleración
que éste adquiere, y calcular la fue rza mediílnte la
ecuación (10). Un modo de hacerlo es valiéndonos del
dispositivo de la Fig. 14 de la pág. 6.
Colocamos el kilogramo patrón sobre una
superficie horizontal lisa (esto es, fri cción insigni–
fican te). Sujetamos este cuerpo a un resorte muy
ligero, y jalamos el cuerpo horizontalmente, como
vemos en la Fig. 16. En este escenario la única fuerza
no balanceada es la fuerza del resorte (ya que si
damos un impulso al cuerpo estando solo, se moverá
con velocidad constante a lo largo de la mesa lisa).
•
Superficie lisa
Fig. 16
Si el jalón se controla de modo que la
configuración del resorte se mantenga inva riable,
entonces la fuerza es constante, y la aceleración es por
lo tanto también constante. La medida de la
aceleración nos da la medida de la fue rza. Por ejem~
plo, si se observa que el cuerpo adquiere una acelera–
ción de 2 mI 52, entonces la fuerza del resorte es
m
F = ma=! kg· 2 - = 2N
52
donde hemos definido la unidad de fuerza
2 El patrón de masa modemo se define de otro modo.
m
! kg ,. =1N =! newton
5
1I-9
Haciendo réplicas del kilogramo-patrón podemos de
esta manera cal ibrar un resorte para medir fuerzas en
algún rango de valores, construyendo así un
dinamómetro.
El dinamómetro nos permite luego medir
masas. Para ello aplicamos una fuerza conocida,
med imos la aceleración resultante, y aplicamos la
relación "m "" FI a". De esta manera la segunda ley de
Ncwton y la elección arbitraria del estándar de masa
determinan la unidad de fuerza, y nos faci litan
asimismo un metodo operacionaP para medir masas.
Hay otro método mucho más simple para
medir masas: .:oloquclnos un kilogramo-patrón
suspendido de un dinamómetro, el cual hemos
calibrado previamente como ya explicamos (Fig. 17).
El peso del kilogramo-p<ltrón es compensado por la
fucn::a ascendente del dinamometro, de tal manera
que la lectura del dinamómetro nos da el valor del
p~so, en llf'wtons. Sea "W" este peso.
Fig.17
Ahora dividimos la fuerza W, detectada por el
dinamómetro, por el valor de la aceleración de la
gravedad "g" en el lugar donde se realiza la
experiencia. Obtenemos así la masa
W
m =:-
g
Ambos métodos dan el mismo valor de la masa
gracias a la igualdad de masa gravitatoria y masa
inercial. Tomemos en consideración que en el
"método dinámico" esquematizado en la Fig. 16 el
cuerpo es acelerado por la fuepza del resorte, y la
propiedad material determinante es aquí la masa
inercial del cuerpo. Aquí no enrra para nada la fuerza
3 Un método operacional para dete rminar una cantidad es
una serie de instrucciones que deben realizarse en el
laboratorio para obtener la medida cuantitativa.