Peso aparente
El peso aparente de un objeto es diferente del peso de ese objeto siempre que la fuerza de gravedad que actúa sobre el objeto no esté equilibrada por una fuerza normal igual pero opuesta; Situación encontrada en casos de inmersión en un fluido, caída libre o en un marco de referencia acelerado (ascensor, cabina, etc. ). El peso aparente de cualquier cuerpo se puede medir con un dinamómetro .
Estocada de Arquímedes
El peso está representado por el producto de la masa , por la aproximación de la aceleración de la gravedad en la superficie de la Tierra. El empuje de aire de Arquímedes y, a fortiori, de cualquier otro fluido, como el agua, se ignora y se tiene en cuenta para el peso aparente. Este empuje es insignificante para el aire pero, sin embargo, muy real, por lo que para conocer el peso de un cuerpo sería necesario pesarlo en el vacío .
El peso del cuerpo sobre la superficie de la tierra suele ser contrarrestado por la superficie incompresible del suelo, el cuerpo humano es el asiento de tensiones mecánicas cuyo asiento son los huesos, los músculos y las articulaciones, a los que nos oponemos un trabajo y que hacen eso a costa de un poco de esfuerzo, nos ponemos de pie. Toda una batería de receptores sensoriales propioceptivos ubicados en los músculos y las articulaciones, por otro lado, informan al cerebro tanto de la verticalidad como de la gravedad terrestre y, por tanto, de nuestro peso. Por otro lado, somos solicitados por la presión del aire, pero somos menos conscientes del hecho de que el aire es invisible a nuestros ojos. Esta presión es de aproximadamente 1 kg / cm 2 ( 1 bar dependiendo de las unidades asignadas a la presión del gas) y cuando uno se encuentra a una altitud de 5.000 metros se reduce a la mitad. Esta enorme presión (para recordarla evocamos la experiencia de Magdeburgo .), En virtud de las leyes de la hidrostática se ejerce, en todas direcciones y perpendicular a la superficie de la epidermis (si fuera sólo vertical, inevitablemente nos aplastaría a el terreno). Por otro lado, la presión interna del cuerpo humano es sustancialmente igual a la presión del aire para que no nos demos cuenta.
Bajo el agua, otro fluido según criterios mecánicos , la presión ejercida sobre el cuerpo es igual al peso de la columna de líquido que se encuentra sobre este cuerpo, más la presión atmosférica. Esta presión es proporcional a la profundidad del agua y el cuerpo está sometido a una presión adicional de 1 bar por cada 10 metros de profundidad. Bajo el agua, la presión del agua perpendicular a la epidermis y distribuida por toda la superficie del cuerpo, significa que el cuerpo está apoyado por todos los lados y, de acuerdo con la ley de Arquímedes , que es el descubridor de esta ley, impulsado hacia arriba con una fuerza. igual al peso del volumen de agua desplazado. Como resultado, mientras el pie no descanse en el fondo del agua, las sensaciones que suele crear la gravedad terrestre se anulan, aunque la gravedad sigue presente. Mientras el pie no esté apoyado en el fondo del agua, el cuerpo esté en situación de flotación, de flotación indiferenciada o en proceso de hundimiento, el peso aparente del cuerpo es cero. Sólo cuando golpea el fondo del agua la gravedad vuelve a estresar el cuerpo del buceador, pero con una fuerza reducida por el empuje de Arquímedes.
Lo que se acaba de decir, como ya se explicó, se aplica a cualquier fluido pesado. Para conocer el peso de un cuerpo sería necesario pesarlo en el vacío. Si supiéramos cuánto pesa en el aire o en cualquier otro fluido, sería necesario agregar a este peso el de un volumen igual de este fluido para tener el peso real del cuerpo.
El estado que siente el cuerpo humano sumergido se asemeja al que encuentran los cosmonautas en órbita, y el "baño" también se utiliza en su entrenamiento ( laboratorio de flotabilidad neutra ). Pero la comparación se detiene ahí. La gran diferencia entre el buceador y el cosmonauta es que cuando el primero suelta su cinturón de plomo , lo ve descender hasta el fondo, mientras un objeto dejado caer por el cosmonauta , lo acompaña en su movimiento: situación de caída libre en el vacío.
Ingrávido
El peso aparente difiere del peso en situaciones de caída libre . Cuando un recipiente cerrado que contiene varios objetos cae con un movimiento uniformemente acelerado, el contenido y el recipiente están sujetos a la misma aceleración de la gravedad; por lo tanto, el peso de los objetos en el interior no actúa sobre la pared del contenedor, y el contenido se comporta con relación al contenedor como si fuera ingrávido. Se pueden lograr períodos de ingravidez tan largos como se desee mediante vuelos orbitales . De hecho, un satélite que se mueve en una órbita alrededor de la Tierra está sometido simultáneamente a la gravedad terrestre, que es centrípeta , ya una fuerza inercial centrífuga de igual valor; compensadas las dos fuerzas, el satélite se encuentra en estado de ingravidez así como los objetos y los pasajeros que contiene (situación de caída libre).
En la Tierra o cerca de ella, no se puede suprimir la gravedad. La caída libre desde una torre de ingravidez es una forma sencilla de simular la ausencia de gravedad; pero la resistencia del aire frena la caída y el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado cesa rápidamente ( Caída con resistencia del aire ); la ingravidez dura sólo unos 2 segundos durante los cuales el peso aparente del cuerpo se ha distinguido progresivamente del peso del cuerpo, hasta que se cancela. Se puede lograr una simulación de mayor duración produciendo una aceleración igual y opuesta a la de la gravedad, de manera que la resultante de las dos fuerzas sea cero. Esto es lo que ocurre cuando un avión recorre la denominada trayectoria parabólica kepleriana ; durante dicho vuelo, el avión y sus pasajeros están sujetos a una fuerza centrífuga de inercia que "anula" la gravedad; la duración de la ingravidez así obtenida no excede de 45 a 50 s . Se pueden obtener unos minutos de ingravidez durante el llamado período balístico del vuelo de un cohete, durante el cual, habiendo dejado de actuar la fuerza propulsora, el cohete tiene una trayectoria parabólica .
En un repositorio acelerado
Un elevador o cualquier otro vehículo en movimiento crea fuerzas de aceleración o desaceleración que se oponen o tratan con la gravedad. Luego se modifica el peso aparente como la vertical .
Notas y referencias
- Joseph Claudel. Introducción teórica y práctica a la ciencia de la ingeniería. 1848. Leer en línea
- Caston J., Cazin L., Gribenski A., Lannou J. gravedad y el comportamiento (enfoque psicofisiológico). En: El año psicológico. 1976 vol. 76, n o 1 p. 145-175 . leer en línea