Las balanzas en vacío , miden masa?

[Richard R Richard]

Yo no dudaría en contestar que no , pero aparentemente la repuesta es si, pueden explicarme cómo se llega a esa conclusión. Gracias de antemano.

[JCB]

Hola a tod@s.

No acabo de entender la situación. Richard R Richard ¿ podrías poner el tema en contexto ?.

Saludos cordiales,
JCB.

[javisot20]

Siempre entendí que en todos los contextos una balanza intenta comparar masas.

Otra cosa es que las fuerzas, la gravedad o el mecanismo nos permitan el equilibrio ideal que se necesitaría para decir que pudimos medir la masa exactamente,
pero que el concepto teórico de la balanza (ideal) es el de un mecanismo que compara masas.

Deseando conocer más al respecto, saludos.

[pod]

Yo no dudaría en contestar que no , pero aparentemente la repuesta es si, pueden explicarme cómo se llega a esa conclusión. Gracias de antemano.

Yo tampoco dudaría en responder que no. En todo caso, miden fuerzas. Para poder utilizarlas para medir masas (indiretamente) se deben cumplir dos condiciones: (1) que la única fuerza que actúe sea el peso y (2) que la gravedad sea conocida, por lo menos con la precisión suficiente.

El punto 2, si nos limitamos a la superficie de la Tierra, se dar más o menos por cumplido, por lo menos si no necesitamos más de dos o tres cifras significativas. El punto 1 es el que más dificultades puede traer a la práctica: si el cuerpo que queremos medir está en contacto con otros cuerpos, puede que parte de su peso recaiga en ese otro cuerpo (y por lo tanto la báscula mida "menos" de lo que debería), o al contrario.

La referencia al vacío en este caso puede que se deba a considerar el efecto del principio de Arquímedes. En la atmósfera, si el cuerpo que queremos pesar es más denso que el aire, sentirá una fuerza ascensional equivalente al peso que tendría el aire que ocupara ese mismo volumen. Eso hace que, en el si del aire, la báscula mida algo menos peso/masa del que hay en realidad. El hecho de estar en vacío elimina este efecto, por lo que estamos más cerca de cumplir 2. Pero sigue sin medir masa directamente.

Siempre entendí que en todos los contextos una balanza intenta comparar masas.

No siempre. Las balanzas modernas, digitales, suelen funcionar con una única masa, midiendo la deformación de cierto material con comportamiento conocido. Básicamente, como el típico problema de la ley de Hooke, tanto se encoge el muelle, tanta fuerza hay (y, si sabemos la gravedad, podemos inferir la masa). Solo que en vez de muelles, utilizan la deformación o torsión de ciertos materiales cuyas propiedades eléctricas (resistencia) cambian con la deformación. Luego, sobre ese material se monta un circuito eléctrico que permite medir las diferencias en las resistencias (el más típico es el puente de Wheastone; recuerdo hacer una práctica en la carrera).

Es cierto que las balanzas más antiguas (y las de precisión de hoy en día) comparan el peso de dos objetos (por ejemplo, en dos platillos de la balanza). No obstante, sigue siendo cierto que lo que mide la balanza son fuerzas (en este caso, diferencia de fuerzas). Fíjate que esta modalidad ayuda mucho respecto al punto (1) que comentaba antes, ya que no es necesario saber el valor exacto de la gravedad; lo único que es necesario es saber que la gravedad es igual en ambos platillos.

Sin embargo, una balanza de "comparación" de este estilo tiene un supuesto más: que sabemos con precisión la masa de los pesos de muestra que utilizamos.


PD: Acudí a la RAE para ver la diferencia entre balanza y báscula. Pensé que, quizá, una de las dos era la que compara pesos (¿balanza? por lo de balancear) y la otra no necesariamente. No obstante, las definiciones son casi idénticas. Así que no creo que haya diferencia semántica entre ambas palabras.

[Richard R Richard]

Hola, gracias por las respuestas.

Les comento el contexto, en un debate armado en YouTube, hace tiempo, debatí bastante enérgicamente , que tanto las balanzas y las basculas miden a ultranza siempre peso. Mucho rival académico allí no hubo, así que mas que debate fue una imposición. Pero luego, hace un par de meses estaba siguiendo, por lectura por arriba y sin participar un hilo de un foro en ingles, el mas conocido, no quiero hacer propaganda, allí se debatía como medir la masa y el peso, en un hilo de 200 respuestas que no pienso releer, a menos que este equivocado, llegue tarde entonces a meterme en debate poniendo mi parecer, que resumo en "no importa si es balanza o bascula, ambas miden peso" a lo cual derivo en una respuesta inesperada, de que eso ya había quedado claro que no era cierto a lo largo del hilo, que una si y la otra no, y por el tono o que le di a la afirmación cerraron el hilo a más respuestas, me quedo entonces la duda, si el traductor de google me jugó una mala pasada, o que realmente era yo el equivocado, entonces vine aquí hacer mi pregunta.... me equivoco entonces o no al sostener que las dos miden peso? a o mejor preguntado alguna de las dos mide masa directamente?, si la solicitación que produce la normal de contacto entre bascula y el objeto a medirle la masa, se debe a la gravedad.(por eso digo en vacío para evitar el empuje).

A ver , si aceleramos una masa en contacto con la bascula y la superficie de la bascula es perpendicular a la aceleración, por la segunda del de Newton podemos hallar la masa, pero sabiendo que hemos medido una fuerza en primera medida.
Luego al trasladar esto a la superficie terrestre, es evidente que la bascula mide Peso, y que si no sabemos el valor de la gravedad, nada podemos hacer para calcular la masa, salvo compararla con el peso de una masa patrón.(que no sabemos cuanto pesa, ni cuanto era la gravedad del sitio donde fue calibrada)

Lo mismo con las balanzas de platillo, para medir se deben comparar los momentos de los brazos respecto del punto de apoyo, los momentos son fuerzas por distancia o sea peso por distancia, si los brazos se extienden lo suficiente, podemos llegara lugares donde la gravedad cambie con la altura o la posición, luego el equilibrio de momentos no implica igualdad de masas en la comparación.(la gravedad en superficie no es constante ni con la posición ni con la altura).

Quisiera dejar claro que me refiero al método de medición y no a una balanza de tamaño en particular similar a las comerciales, puesto que la misma balanza o bascula deben entregar los mismos resultados proporcionales tanto en la Tierra, Marte, o en la superficie de un asteroide donde el efecto de marea en mucho mayor que en la Tierra y el cambio de gravedad con la altura mas notable.

Estoy yendo rápido en mi idea, para no aburrir, pero puedo ir mas profundo en sostener la idea, El motivo del hilo es recibir comentarios sobre algo que que se me pueda escapar y efectivamente haya un método directo para medir la masa sin utilizar equilibrio de fuerzas mecánicas( de algún modo sabemos la masa del electrón, y nadie lo ha puesto en una balanza), o sea digamos cargar la masa y usar un campo eléctrico o magnético para ver cuanto desvía la trayectoria, o si en realidad alguna vez se ha podido medir la masa por un método directo sin incluir interacciones mecánicas. Esto lo dudo bastante , pero podría ser cierto y lo desconozco.

[javisot20]

Es cierto que las balanzas más antiguas (y las de precisión de hoy en día) comparan el peso de dos objetos (por ejemplo, en dos platillos de la balanza). No obstante, sigue siendo cierto que lo que mide la balanza son fuerzas (en este caso, diferencia de fuerzas). Fíjate que esta modalidad ayuda mucho respecto al punto (1) que comentaba antes, ya que no es necesario saber el valor exacto de la gravedad; lo único que es necesario es saber que la gravedad es igual en ambos platillos.

Por "medir fuerzas" nos referimos a medir la deformación de un mecanismo o el desequilibrio de un mecanismo, pero no medimos fuerzas como tal, ¿no?.

Las fuerzas actuan sobre la báscula o balanza, medimos deformación o desequilibrio y de ello inferimos el valor de la fuerza que actuó. La diferencia entre báscula y balanza está implicita en esto último.


Lo que a lo mejor no resulta evidente (y es el motivo del hilo) es que la balanza debido a la comparación y el equilibrio ideal que ofrece como concepto permite decir que comparamos directamente masas y no fuerzas.

Estoy yendo rápido en mi idea, para no aburrir, pero puedo ir mas profundo en sostener la idea, El motivo del hilo es recibir comentarios sobre algo que que se me pueda escapar y efectivamente haya un método directo para medir la masa sin utilizar equilibrio de fuerzas mecánicas( de algún modo sabemos la masa del electrón, y nadie lo ha puesto en una balanza), o sea digamos cargar la masa y usar un campo eléctrico o magnético para ver cuanto desvía la trayectoria, o si en realidad alguna vez se ha podido medir la masa por un método directo sin incluir interacciones mecánicas. Esto lo dudo bastante , pero podría ser cierto y lo desconozco.

Mi ignorante opinión es que no se puede, las modificaciones de básculas para determinar masa sin comparación ni ofrecer situación de equilibrio son aproximaciones a balanzas, por ejemplo, básculas con contrapeso, digitales, etc.

Aunque hablemos de campos magnéticos y métodos variados siguen siendo básculas o balanzas, en esencia.

Medir solo masa con una báscula (conceptual), es decir, sin depender de comparación entre varias masas o equilibrio/desequilibrio dependería de idealizar totalmente el contexto.

[pod]

Por "medir fuerzas" nos referimos a medir la deformación de un mecanismo o el desequilibrio de un mecanismo, pero no medimos fuerzas como tal, ¿no?.

Correcto.

Las fuerzas actuan sobre la báscula o balanza, medimos deformación o desequilibrio y de ello inferimos el valor de la fuerza que actuó. La diferencia entre báscula y balanza está implicita en esto último.

Mi investigación lingüística de 30 segundos no parece indicar que, lingüísticamente, haya diferencia entre ambas palabras.

Balanza: 1. f. Aparato que sirve para pesar.

Báscula: 1. f. Aparato que sirve para medir pesos, generalmente grandes.

El único matiz que incluye la RAE es que la báscula es que la báscula suele ser para pesos grandes (aunque, al decir "generalmente", se entiende que no es obligatorio que sean grandes... ¿grandes en comparación a qué?). Pero no parece haber diferencia en cuanto al mecanismo subyacente.

Aunque, bueno, no he buscado más allá del diccionario, así que tampoco te fíes de mi en la parte lingüística. También me parecería más satisfactorio que hubiera una diferencia semántica, pero no lo parece.

Lo que a lo mejor no resulta evidente (y es el motivo del hilo) es que la balanza debido a la comparación y el equilibrio ideal que ofrece como concepto permite decir que comparamos directamente masas y no fuerzas.

En cualquier caso, las comparamos indirectamente, no directamente.

Por ejemplo, una regla nos permite medir una longitud directamente. Juxtaponemos la regla a lo que queremos medir y leemos las marcas directamente, sin necesidad de un tercer objeto. En cambio, tanto las que usan mecanismos de comparación entre dos platillos como las que usan propiedades elásticas, necesitamos que esté ahí la Tierra generando un campo gravitatorio uniforme (por lo menos, que sea el mismo en ambos platos). Sin esa gravedad, no hay medición.

Una prueba más de que cualquier báscula mide fuerzas y no masa es que yo puedo cambiar la medición que me da simplemente apretando con la mano. Si midiera masas, seria capaz de medir la masa de mi mano independientemente de cuanto decida yo apretar. El típico problema de una persona que se pesa en un ascensor que acelera es otro ejemplo.

Aunque hablemos de campos magnéticos y métodos variados siguen siendo básculas o balanzas, en esencia.

Con un campo magnético puedes llegar a medir la relación carga-masa (q/m) de un cuerpo. También es una medida indirecta, ya que lo que puedes medir es el radio de curvatura de la trayectoria.

[javisot20]

El único matiz que incluye la RAE es que la báscula es que la báscula suele ser para pesos grandes (aunque, al decir "generalmente", se entiende que no es obligatorio que sean grandes... ¿grandes en comparación a qué?). Pero no parece haber diferencia en cuanto al mecanismo subyacenAunque, bueno, no he buscado más allá del diccionario, así que tampoco te fíes de mi en la parte lingüística. También me parecería más satisfactorio que hubiera una diferencia semántica, pero no lo parece.

Totalmente deacuerdo, citan que la diferencia es el tema de pesos grandes pero en ningún sitio especifican nada al respecto, parece incluso un copia y pega con un añadido para no repetir definición...

¿ Dirías que esas definiciones son rigurosas con la física que hay detrás o son "cosas de lingüistas" ?





Al margen de considerar que estemos utilizando una báscula o una balanza, haya diferencia o no entre ambas, lo básico es :

1-Mecanismo

2-Masa(s)

3-Algo que actúe sobre la(s) masa(s) y permita la interacción masa-mecanismo.



El mecanismo ofrece información indirecta por deformación, desequilibrio, perdida de trayectoria ideal, etc, es decir alguna variación del mecanismo en el espacio respecto de la situación donde no medimos nada y no hay variación espacial "extra" de ningún tipo.

Esa diferencia es lo que buscamos al medir algo en una báscula/balanza.

Luego mediante un sistema de unidades y determinados argumentos esa diferencia se convierte en un código que representa con la menor ambigüedad posible a la masa, lo que actúa sobre ella y la interacción con el mecanismo.




La duda de Richard sobre si puede medirse masa exclusivamente es como si eliminásemos el punto 3 y preguntásemos,

" no interaccionando masa-mecanismo,

¿ aún así hay un valor de masa que causa una deformación espacial de algún tipo en el mecanismo ?"

Entiendo que no, que no hay variación de ningún tipo si no interaccionan y con ello no hay código para el objeto físico en cuestión.

(Deja la reflexión sobre si el problema es que no es correcto codificar masas/acción/mecanismo en variaciones espaciales.)

[pod]

Totalmente deacuerdo, citan que la diferencia es el tema de pesos grandes pero en ningún sitio especifican nada al respecto, parece incluso un copia y pega con un añadido para no repetir definición...

¿ Dirías que esas definiciones son rigurosas con la física que hay detrás o son "cosas de lingüistas" ?

En este caso, diría que los lingüistas lo tienen bastante bien. El término balanza (o báscula) es tan genérico que no dice nada sobre el mecanismo subyacente. En cualquier caso, podemos precisar más puntualizando el tipo: balanza de torsión, balanza de muelle, etc.

Al margen de considerar que estemos utilizando una báscula o una balanza, haya diferencia o no entre ambas, lo básico es :

1-Mecanismo

2-Masa(s)

3-Algo que actúe sobre la(s) masa(s) y permita la interacción masa-mecanismo.



El mecanismo ofrece información indirecta por deformación, desequilibrio, perdida de trayectoria ideal, etc, es decir alguna variación del mecanismo en el espacio respecto de la situación donde no medimos nada y no hay variación espacial "extra" de ningún tipo.

Esa diferencia es lo que buscamos al medir algo en una báscula/balanza.

Luego mediante un sistema de unidades y determinados argumentos esa diferencia se convierte en un código que representa con la menor ambigüedad posible a la masa, lo que actúa sobre ella y la interacción con el mecanismo.

Me parece correcto.

En realidad, son muy pocas las magnitudes físicas que realmente se pueden medir directamente. Supongo que depende de cómo de quisquillosos queramos ser. Incluso en el ejemplo que puse en otro mensaje de medir con una regla, alguien podría decir que es indirecto porque depende de un tercer cuerpo para hacer la medición: mis ojos para comparar la marca de la regla (el patrón de medida) con la distancia a obtener. Sin embargo, el hecho es que podemos yuxtaponer el patrón de medida (la regla) con la distancia a medir, y no es necesario que medie ninguna interacción entre ambos, a parte del observador.

Sin embargo, con la masa (incluso cuando el kg estaba definido como un cilindro patrón), de nada me sirve yuxtaponer un cuerpo con una masa patrón si no hay una interacción entre ellos (por ejemplo, el peso).

[Richard R Richard]

En realidad, son muy pocas las magnitudes físicas que realmente se pueden medir directamente. Supongo que depende de cómo de quisquillosos queramos ser. ......... la masa (incluso cuando el kg estaba definido como un cilindro patrón), de nada me sirve yuxtaponer un cuerpo con una masa patrón si no hay una interacción entre ellos (por ejemplo, el peso).

Hola a todos , es por eso que abrí el hilo, no acabo de salir de asombro, que en pocas lineas se muestra en claro el tema, y en otro lado "de cierto prestigio" les lleva 200 mensajes diferenciar masa de peso y cómo medir, y se ofenden ante la "supuesta verdad que defiendo"... Grande LWDF.!!!!!! .... Algún otro comentario les habrá influido entonces.

Confieso que estuve leyendo de todo por allí, para no caer tan en ridículo, he visto que la diferencia entre bascula y balanza es que en la balanza la masa cuelga de algún punto de un brazo, pero en la báscula se sostiene desde debajo.

Tampoco hay fuentes conocidas muy fiables... por ejemplo sin ir muy lejos ,la wikipedia también escribe cosas que no son ciertas exactamente como se enuncian

Para realizar las mediciones se utilizan patrones de masa cuyo grado de exactitud depende de la precisión del instrumento. Al igual que en una romana, pero a diferencia de una báscula o un dinamómetro, los resultados de las mediciones no varían con la magnitud de la gravedad.

Una cosa es medir peso en la vida cotidiana, donde "consideramos" la gravedad terrestre constante y otra la fuerza de atracción gravitatoria entre dos masas, que depende de las masas involucradas y su separación, es evidente que una balanza de brazos desiguales , no tiene el mismo equilibrio sobre la superficie de la tierra que sobre, la superficie de un pequeño asteroide, en este último caso, las variaciones de la gravedad con la altura h al centro no son despreciables, y el equilibrio de momentos depende muy marcadamente del largo de los brazos Ri

En Tierra h>>Ri y los efectos de la diferencia de longitud de los brazos se desprecia, por eso "podemos comparar masas", aunque con mucho más margen de error que comparar pesos.

Hacer que los dos brazos sean iguales en longitud tampoco asegura que estamos comparando masas exactamente, veamos que en Tierra una vez en equilibrio una balanza de platillos por ejemplo, se puede dejar inclinada (no horizontal) sin movimiento , estaría entonces también comparando masas si es que hacemos dos suposiciones, que los brazos son exactamente iguales y que la gravedad no varia con la altura, solo podemos establecer alguna comparación bajo un cierto error, despreciando fricción en el punto de apoyo.

Pero de nuevo usando la "misma" balanza en un pequeño asteroide es evidente que aún con brazos iguales, la variación de la gravedad con la altura es mas pronunciada porcentualmente que en la Tierra, así que al menor desequilibrio en el los brazos y no hay forma de mantenerlo (se vuelve inestable con mayor facilidad y se realimenta), puesto que el momento depende del ángulo que forma cada masa con el CM del objeto gravitante y la vertical , la longitud del brazo de palanca efectiva es diferente si el brazo esta mas lejos del centro que si esta mas cerca.
Solo en posición de equilibrio "horizontal" o perpendicular al eje que une el punto de apoyo con el CM, se podría comparar entre masas, si una es tomada como patrón podemos decir que estaríamos midiendo la masa respecto de la unidad patrón.

Así que resumo las características que debe tener una balanza para comparar una masa con otra tomada una masa Patrón,asumiendo los errores debido a que el método es por comparación de pesos o momentos, en una única interacción gravitatoria entre 4 objetos, masa, masa patrón, Objeto gravitante y balanza,

• Debe tener los brazos con longitudes iguales, de masas iguales, bajo un mínimo error,
• Se debe colocar en el platillo el CM de la masa exactamente a la misma distancia que se ubica el CM de la masa patrón, ponerlos en su lugar tiene tambien su error.
• Medir en perfecto vacío, evita errores por cualquier corriente convectiva y desequilibrio de densidad del aire.
• Hacer la medición en equilibrio térmico y lumínico.
• se tiene que procurar que el ratio entre la longitud de los brazos y la distancia desde el punto de apoyo hasta el CM del objeto gravitante sea mucho menor que la unidad tanto mejor mas próxima a 0.

Para medir masas de distinto valor, a la unidad, se necesitan tener varios patrones múltiplos, o bien brazos de diferente longitud, que por lo antedicho recomiendo lo primero equilibrio agregando masas patrones sobre el misma distancia al CM patrón.

[javisot20]

• Debe tener los brazos con longitudes iguales, de masas iguales, bajo un mínimo error,
• Se debe colocar en el platillo el CM de la masa exactamente a la misma distancia que se ubica el CM de la masa patrón, ponerlos en su lugar tiene tambien su error.
• Medir en perfecto vacío, evita errores por cualquier corriente convectiva y desequilibrio de densidad del aire.
• Hacer la medición en equilibrio térmico y lumínico.
• se tiene que procurar que el ratio entre la longitud de los brazos y la distancia desde el punto de apoyo hasta el CM del objeto gravitante sea mucho menor que la unidad tanto mejor mas próxima a 0.

Es lo que suponía correcto. Con comparación de 2 objetos mediante equilibrio y la lista de idealizaciones que has nombrado se intenta aislar a la masa, es decir, que la información extraída del experimento sea específica de la masa.

Por eso en algún sitio comentan que la balanza mide masas, porque hablan de la balanza ideal teórica, el típico dibujo de una balanza sobre un espacio en blanco y ninguna exigencia física realista. En este caso es correcto afirmar que estamos comparando masas.

Luego en la realidad por mucho que preparemos la balanza o el contexto siempre terminamos recibiendo información de la masa+algo.
( que es el punto de vista y la definición compartida por Pod, pensando en ello también es correcta. )





En mi opinión, el resumen de la diferencia entre ambos métodos (balanza/báscula) aún pudiendo considerar que son practicamente lo mismo es que permiten desgranar diferente información de un mismo objeto.

¿ por qué ?

En el caso de la balanza, esto es 2 masas y equilibrio, la gravedad o aceleración con la que interactuan masa y mecanismo es despreciable, simplemente existe y es equivalente para ambas masas (idealmente). Esto nos permite aproximarnos a tener un código invariante para el objeto físico que sería una codificación exclusiva de la masa fundamental.

En el caso de la báscula, la gravedad o aceleración con la que interactuen masa y mecanismo es fundamental y puede cambiar completamente el código del objeto físico.

...en el ejemplo que puse en otro mensaje de medir con una regla, alguien podría decir que es indirecto porque depende de un tercer cuerpo para hacer la medición: mis ojos para comparar la marca de la regla (el patrón de medida) con la distancia a obtener. Sin embargo, el hecho es que podemos yuxtaponer el patrón de medida (la regla) con la distancia a medir, y no es necesario que medie ninguna interacción entre ambos, a parte del observador.

Muy interesante el caso que nombras. Con la regla lo que necesitamos es que no exista variación espacial de ningún tipo para que la alineación "observador-regla-objeto" sea óptima y pueda extraerse un código invariante para ese objeto físico.

Aquí nos molesta la gravedad y las ondas gravitacionales al producir variación de distancias.


¿ Podemos decir que la única medida exacta y universal que se puede tomar con una regla es la realizada en el vacío al no haber perturbación gravitatoria y el valor de esa medida permanecer invariante en el tiempo (suponiendo utilizar la misma alineación cada vez que se repita la medición en vacío) ?