Masa

La unidad utilizada para medir la masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg).[6]​ Ni para Newton ni para otros físicos anteriores a Einstein, era obvio que la masa inercial y la masa gravitatoria coincidieran.Loránd Eötvös llevó a cabo experimentos muy cuidadosos para detectar si existía diferencia entre ambos, pero ambas parecían coincidir con alta precisión y posiblemente serían iguales.Ya Newton, para quien peso e inercia eran propiedades independientes de la materia, propuso que ambas cualidades son proporcionales a la cantidad de materia, a la cual denominó «masa».Según Einstein, esa identidad significa que: «la misma cualidad de un cuerpo se manifiesta, de acuerdo con las circunstancias, como inercia o como el peso».Tradicionalmente, se pensó que la masa medía la cantidad de materia.[7]​ Sin embargo, esta interpretación ha sido parcialmente falseada, por el conocimiento moderno.Además, la física relativista demostró la relación de la masa con la energía, quedando probada en las reacciones nucleares; por ejemplo, en la explosión de una bomba atómica queda que la masa no se conserva estrictamente, como sucedía con la masa mecánica de la física prerrelativista.Existen varios fenómenos distintos que pueden utilizarse para medir la masa.Según la segunda ley del movimiento de Newton, si un cuerpo de masa fija m está sometido a una sola fuerza F, su aceleración a viene dada por F'/m.La masa de un cuerpo también determina el grado en que genera y es afectado por un campo gravitatorio.[note 1]​ Repetidos experimentos desde el siglo XVII han demostrado que la masa inercial y la gravitatoria son idénticas; desde 1915, esta observación ha sido incorporada a priori en el principio de equivalencia de la relatividad general.[11]​ Entre las unidades no SI aceptadas para su uso con las unidades SI se encuentran: Fuera del sistema SI, otras unidades de masa incluyen: En las ciencias físicas, uno puede distinguir conceptualmente entre al menos siete aspectos diferentes de masa, o siete nociones físicas que involucran el concepto de masa.[12]​ Cada experimento hasta la fecha ha demostrado que estos siete valores son proporcionales, y en algunos casos iguales, y esta proporcionalidad da lugar al concepto abstracto de masa.Hay varias formas de medir o definir operativamente la masa: La masa inercial para la física clásica viene determinada por la segunda y tercera ley de newton.Dados dos cuerpos, A y B, con masas inerciales mA (conocida) y mB (que se desea determinar), en la hipótesis dice que las masas deben ser constantes y que ambos cuerpos están aislados de otras influencias físicas, de forma que la única fuerza presente sobre A es la que ejerce B, denominada FAB, y la única fuerza presente sobre B es la que ejerce A, denominada FBA, de acuerdo con la segunda ley de Newton: donde aA y aB son las aceleraciones de A y B, respectivamente.Una forma de lograrlo es, por ejemplo, hacer colisionar los dos cuerpos y efectuar las mediciones durante el choque.La Tercera Ley de Newton afirma que las dos fuerzas son iguales y opuestas: Sustituyendo en las ecuaciones anteriores, se obtiene la masa de B como Así, el medir aA y aB permite determinar mB en relación con mA, que era lo buscado.En el razonamiento anterior se ha supuesto que las masas de A y B son constantes.Sin embargo, a veces es útil considerar la variación de la masa del cuerpo en el tiempo; por ejemplo, la masa de un cohete decrece durante su lanzamiento.Esta aproximación se hace ignorando la materia que entra y sale del sistema.Esta es la base según la cual las masas se determinan en las balanzas.Por tanto, todos los objetos situados en el mismo campo gravitatorio caen con la misma aceleración si y solo si la proporción entre masa gravitacional e inercial es igual a una constante.En la mecánica relativista, la masa en reposo de una partícula libre está relacionada con su energía y su momento lineal según la siguiente ecuación:El límite clásico se corresponde con la situación en la que el momento p es mucho menor que mc, en cuyo caso se puede desarrollar la raíz cuadrada en una serie de Taylor:El término principal, que es el mayor, es la energía en reposo de la partícula.La energía en reposo, normalmente, es inaccesible, pero puede liberarse dividiendo o combinando partículas, como en la fusión y fisión nucleares.La relación relativista entre energía, masa y momento también se cumple para partículas que no tienen masa (que es un concepto mal definido en términos de mecánica clásica).Igualmente, no existe en general un tensor-energía impulso del campo gravitatorio que represente la energía local del campo gravitatorio o el espacio-tiempo, cosa que conduce a ciertos problemas a la hora de definir la energía total, como magnitud global.Esta definición es fundamental para un comercio internacional sin controversias sobre pesajes realizados bajo distintas condiciones de densidad del aire y densidad de los objetos.