¿Qué pesa más, un kilo de hierro o un kilo de paja?

balanza kilo hierro pajaCon el artículo de hoy, quiero homenajear a uno de los periodistas que mejor explican esas curiosidades científicas que tanto nos sorprenden. Me refiero al físico y divulgador científico Ángel Rodríguez Lozano, ex periodista de Radio Nacional –con espacios tan recordados como ‘Vanguardia de la Ciencia’ (Radio Exterior) y ‘El Sueño de Arquímedes’ (RNE1)-, y que hoy dirige cienciaes.com, un portal web-radiofónico que pretende acercar la ciencia a todo aquel que sienta inquietud por el estudio de la Naturaleza y las leyes que nos gobiernan. En uno de sus últimos podcast, Ángel se hace la pregunta que abre este artículo y que seguro, os habrán hecho más de una vez. Si habéis respondido el hierro, “porque el hierro pesa más”, se habrán reído de vosotros. Pero, ¿y si respondéis un kilo de paja? Pues en ese caso, podrías tener razón. ¿Sorprendido? Pues continúa leyendo…

En la vida cotidiana, utilizamos el peso para medir la cantidad de materia que tenemos. Podemos pesar un kilo de manzanas, de arroz… Pero en verdad, lo que estamos midiendo es la cantidad de materia, es decir, la masa del cuerpo. Pero el peso y la masa son dos cosas diferentes, por mucho que se use erróneamente todos los días.

Como bien explica Ángel en su programa, la “masa” de una manzana es la cantidad de materia que conforma la manzana, es decir, el conjunto total de átomos que contiene. Pero el peso de la manzana que mide nuestra báscula no equivale a esa materia, sino a la fuerza con que la Tierra la atrae. La diferencia es clara: mientras la masa siempre es la misma, estemos donde estemos, el peso, en cambio, varía. Por ejemplo, esa misma manzana, en la luna, pesaría seis veces menos que en la Tierra porque la gravedad es mucho menor, es decir, la Luna no atrae a la manzana hacia la báscula con la misma fuerza que lo hace la Tierra.

Volviendo al ejemplo de la paja y el hierro, Ángel ejemplifica a la perfección cómo si analizamos la masa que tiene un kilo de hierro y la comparamos con la que tiene un kilo de paja, en un punto concreto de la superficie terrestre, podemos afirmar que, aunque el peso sea el mismo, la masa de la paja es mayor que la del hierro.

Para ello, nos aconseja buscar una báscula de precisión y viajar, por ejemplo, a Tenerife. Primero, vamos hacia la playa, pues el experimento comienza a nivel del mar. Situamos la balanza y en un plato colocamos una pesa de un kilo de hierro y en el otro vamos añadiendo paja hasta que se iguale. Una vez equilibrado, podremos afirmar que tenemos un kilo de cada materia.  Pero, ¿pueden darse más variantes?

Ángel nos pide entonces subir al Teide, que con sus 3.718 metros es el punto más alto de España. Una vez arriba, volvemos a colocar la balanza, el kilo de hierro y el kilo de paja que en la playa equilibraba la balanza. ¿Sabéis qué pasa? Sí, el plato que contiene la alpaca de paja, empieza a bajar y se queda por debajo del plato del hierro. Lógicamente, esta apreciación es milimétrica y solo puede contemplarse con una balanza de precisión. Probablemente, la variación sea menor a un gramo, pero ahí se demuestra que aunque la cantidad de materia no ha cambiado, es decir, la masa del hierro y de la paja son las mismas que en la playa, el peso sí ha variado.

Como bien explica el conductor de Cienciaes, “la explicación se la debemos a Arquímedes, quien descubrió la razón por la que un barco flota en el agua sin hundirse a pesar de ser tan pesado”. Cualquier cuerpo sumergido en un fluido, decía Arquímedes, experimenta un empuje hacia arriba que es igual al peso del líquido que desaloja. Es decir, si nos metemos al agua, perdemos peso, tanto como pesa el agua que había en el volumen que ahora ocupa nuestro cuerpo sumergido. Pues esto mismo ocurre también en la atmósfera. Nuestro cuerpo ocupa un volumen que antes estaba ocupado por el aire y, por lo tanto, según el principio de Arquímedes, experimentamos una pérdida de peso igual a lo que pesa el aire que hemos desplazado.kilo de hierro kilo de paja

A nivel del mar, la atmósfera es más densa que en lo alto de una montaña. Por tanto, a igual volumen, en la playa, el aire contenido en ese volumen pesa más, y el empuje hacia arriba es mayor que en la cima del Teide, porque allí la atmósfera es más tenue y el aire contenido en el mismo volumen es menor. Si el volumen de ambos cuerpos fuera el mismo, si por ejemplo, fueran dos pesas de hierro iguales, no habría ocurrido nada, pero en lo alto de la montaña, como el volumen del hierro es mucho más pequeño que el de la paja, desplaza muy poco aire y por lo tanto, la diferencia respecto a la playa es muy pequeña. En cambio, la paja, como ocupa un volumen mucho mayor, desplaza más aire. Pero el aire en la cima es menos pesado, alrededor de 600 miligramos menos que en la playa, razón por la cual la pérdida de peso de la paja por efecto del principio de Arquímedes es menor en esa cantidad. Así pues, la paja colocada sobre la báscula, siente que el tirón hacia arriba debido al efecto de flotación es menor y por lo tanto pesa más. La balanza pues, nota que el lado de la paja pesa más que el del hierro y el plato que contiene la paja se hunde.

Como bien indica Ángel Rodríguez, la diferencia es muy pequeña como para detectarla sin instrumentos de precisión, aun así, la próxima vez que escuches la pregunta de qué pesa más, si un kilo de hierro o uno de paja, la respuesta es sencilla: depende del lugar donde se pese.  

 

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