Pes

Pes

Un dinamòmetre és un instrument que serveix per mesurar el pes d'un cos.
Símbol	P o W
Unitats	newton (N)
Derivacions a partir d'altres quantitats	P = m · g
Fórmula	${\boldsymbol {F}}_{\mathrm {g} }=m{\boldsymbol {g}}$

En física, el pes és una mesura de la força amb la qual la Terra atreu a qualsevol objecte en la direcció de la vertical, a causa de la gravetat. El pes es mesura amb un dinamòmetre (Newtons). A prop de la superfície terrestre és aproximadament constant, això significa que el pes d'un objecte és més o menys equivalent a la seva massa.

Segons la llei fonamental de la dinàmica, descoberta per Isaac Newton:

$F=m\cdot a$

On F és la força, m és la massa i a és l'acceleració.

en el cas del pes, substituint a per g, l'acceleració de la gravetat a la superfície de la terra, podem escriure:

$F=m\cdot g$

Actualment es considera que el pes és una magnitud vectorial, mentre la massa és una magnitud escalar, definida per un nombre i per la seva "dimensió física". El pes, per tant, es defineix per la intensitat i la direcció de la força, en aquest cas la vertical, amb origen a la partícula sotmesa a l'acceleració de la gravetat. En el cas dels sòlids es pot considerar com a punt on actua la força el centre de massa.

Pes i massa

Al comerç i a altres aplicacions de la nostra vida diària, el terme pes té el mateix significat que massa. En canvi, en el món científic actual ambdós termes corresponen a conceptes diferents: la massa és una propietat intrínseca de la matèria, mentre que el pes és una força que resulta de l'acció de la gravetat sobre la matèria, és una mesura de la intensitat amb què la gravetat tira de la matèria.

Tanmateix, el reconeixement de la diferència entre els dos conceptes és un fet relativament recent i en moltes situacions de la vida diària es continua utilitzant pes quan s'hauria de dir massa. Per exemple, diem que un objecte pesa un quilogram, però el quilogram és una unitat de massa.

La diferenciació entre pes i massa no és important per a moltes situacions pràctiques perquè la força de la gravetat és molt similar arreu de la superfície de la Terra. En un camp gravitacional constant com aquest la força exercida sobre un objecte (el seu pes) és directament proporcional a la seva massa. Per tant, si el pes d'un objecte A és 10 vegades més gran que el d'un objecte B, llavors la massa de l'objecte A també serà 10 vegades més gran que la de l'objecte B. Això implica que la massa d'un objecte pot ser mesurada de manera indirecta a través del seu pes. Per exemple, quan comprem una bossa de sucre podem mesurar el seu pes (la intensitat amb la que pressiona la balança però és una bona indicació de la quantitat de sucre que hi ha, la quantitat que hi ha a la bossa.

Tanmateix, el camp gravitacional de la Terra pot variar fins a un 0,5% segons la localització; aquestes variacions modifiquen la relació entre pes i massa i poden ser tingudes en consideració en les mesures de precisió del pes que són destinades a mesurar de manera indirecta la massa. Per eliminar aquesta variació, en el cas del pes dels objectes utilitzat al comerç, es pren el valor que pesarien a una acceleració estàndard de la gravetat de 9,80665 m/s². Les balances que mesuren el pes local poden ser calibrades per la localització a la que seran utilitzades per tal que mostrin el pes estàndard, per tal de seguir la normativa legal del comerç.

La utilització de pes quan es vol di massa també persisteix encara en alguna terminologia científica, per exemple en química encara és relativament habitual parlar de pes atòmic o pes molecular quan s'està parlant de massa atòmica i massa molecular.

La diferència entre massa i força pot ser important quan:

• Els objectes són comparats en camps gravitacionals diferents, com per exemple fora de la superfície terrestre. A la superfície de la Lluna la gravetat és només una sisena part de la que hi ha a la Terra. Un quilogram de massa ho és tant a la Terra com a la Lluna, en tant que la massa és una propietat intrínseca de la matèria, però la força que l'objecte exerceix cap a baix deguda a la gravetat és la sisena part de la que exerciria a la Terra.
• Es localitza el centre de gravetat d'un objecte, malgrat que si el camp gravitacional és uniforme, el centre de gravetat coincidirà amb el centre de massa.
• Quan un objecte és submergit a un fluid, un objecte submergit en aigua pesa menys i un globus d'heli a l'atmosfera sembla que tingui un pes negatiu.

Unitats de pes

Bascula Antiga

Com el pes és una força, es mesura en unitats de força. No obstant això, les unitats de pes i massa tenen una llarga història compartida, en part perquè la seva diferència no va ser ben entesa quan aquestes unitats van començar a utilitzar-se.

Sistema Internacional d'Unitats

Aquest sistema és el prioritari o únic legal en la major part de les nacions (excloses Birmània i els Estats Units), pel que en les publicacions científiques, en els projectes tècnics, en les especificacions de màquines, etc., les magnituds físiques és s'expressen en unitats del Sistema Internacional d'unitats (SI). Així, el pes s'expressa en unitats de força de l'SI, això és, en newtons (N):

• $1N=1kg\cdot {1m/s}^{2}$

Sistema Tècnic d'Unitats

En el Sistema Tècnic d'Unitats, el pes es mesura en quilogram-força (kgf) o quilopond (kp), definit com la força exercida sobre un quilogram de massa per l'acceleració en caiguda lliure $(g=9,80665{m/s}^{2})^{4}$

• $1kgf=9,80665N=9,80665kg\cdot m/s^{2}$

Altres sistemes

També se sol indicar el pes en unitats de força d'altres sistemes, com la dina, la lliura-força, l'unça-força, etcètera.

La dina és la unitat CGS de força i no forma part de l'SI. Algunes unitats angleses, com la lliura, poden ser de força o de massa. Les unitats relacionades, com el slug, formen part de subsistemes d'unitats.

Comparació del pes en el sistema solar

Aquesta llista descriu el pes d'un cos de «massa unitat» en la superfície d'alguns cossos del Sistema Solar, comparant-ho amb el seu pes a la Terra:

Cos celeste	Pes relatiu	g (m/s²)
Sol	27,90	274,1
Mercuri	0,377	3,703
Venus	0,907	8,872
Terra	1	$9,8226^{7}$
Lluna	0,165	1,625
Mart	0,377	3,728
Júpiter	2,364	25,93
Saturn	0,921	9,05
Urà	0,889	9,01
Neptú	1,125	11,28

Com canvia el pes

El valor de g pot canviar segons la latitud, segons l'altura, segons les masses circumdants i per altres factors.

Com que la Terra volta entorn d'ella mateixa, els objectes situats a la superfície de la Terra tenen un pes inferior a latituds baixes, a prop de l'equador, degut a l'acceleració centrífuga produïda per la rotació de la Terra.

L'acceleració de la gravitació també pot canviar amb l'altura, i segons les masses que envolten el lloc on es mida aquesta magnitud.

Referències

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Pes

Vegeu també

• Força
• Gravetat
• Massa
• Massa atòmica
• Índex de massa corporal

Viccionari