¿Cómo Sabemos que un kilo pesa un kilo? | 1. El kilogramo

Summary

En este video se explora la evolución del kilogramo, desde su definición original basada en un cubo de agua hasta la creación del prototipo físico de referencia. A lo largo de la historia, los científicos han buscado formas más precisas de medir la masa, lo que llevó al desarrollo de balanzas basadas en fenómenos electromagnéticos y cuánticos. El video destaca cómo la constante de Planck ha transformado la forma en que medimos el kilogramo, permitiendo que este sea definido por leyes universales en lugar de un objeto físico, abriendo un nuevo capítulo en la metrología moderna.

Takeaways

• 😀 El kilogramo es una unidad de medida fundamental que mide la masa, no la cantidad de materia como comúnmente se piensa.
• 😀 La masa está relacionada con la inercia, es decir, la resistencia a cambiar el movimiento de un objeto, no con su cantidad de materia.
• 😀 A pesar de que usamos el peso como forma práctica de medir la masa, el peso y la masa son conceptos diferentes.
• 😀 La balanza fue una de las herramientas clave para medir la masa, igualando los pesos en ambos platos de la balanza.
• 😀 El sistema métrico unificó las unidades de masa, y el kilogramo se definió inicialmente como la masa de un cubo de agua con lados de un decímetro.
• 😀 A lo largo del tiempo, la definición del kilogramo se ajustó para mejorar la precisión, pasando de un objeto físico a una referencia más estable.
• 😀 En el siglo XIX, los avances en electromagnetismo y corriente eléctrica permitieron la creación de balanzas más precisas como la balanza de amperio.
• 😀 La balanza de Kibble usa principios cuánticos y la corriente eléctrica para medir masas con una precisión extrema, basándose en la constante de Planck.
• 😀 La constante de Planck, que rige el mundo cuántico, se ha convertido en la base para definir el kilogramo, eliminando la necesidad de un prototipo físico.
• 😀 Hoy en día, la medición del kilogramo es posible mediante tecnología cuántica, lo que permite a cualquier persona en el mundo medir la masa con precisión a través de equipos especializados.

Q & A

¿Qué mide el kilogramo y cómo se diferencia del peso?

El kilogramo mide la masa, que está relacionada con la inercia de un cuerpo. Aunque a menudo confundimos masa con peso, estos son diferentes: el peso es la fuerza con la que la gravedad atrae un objeto, mientras que la masa es la cantidad de materia que tiene un objeto y su resistencia a los cambios de movimiento.

¿Por qué la relación entre masa y peso no es completamente precisa?

La confusión proviene de que el peso es una forma práctica de medir la masa, pero no son lo mismo. El peso varía con la gravedad, mientras que la masa es constante independientemente del entorno.

¿Cómo se comenzó a medir la masa de manera estándar antes de la creación del kilogramo?

Antes del sistema métrico, se usaban unidades tradicionales como arrobas, libras y onzas, lo que causaba confusión y dificultades para los científicos y técnicos. Esto cambió con la adopción del sistema métrico.

¿Cuál fue el primer intento de estandarizar el kilogramo como unidad de medida?

El primer intento fue definir el kilogramo como la masa de un cubo de agua con lados de un decímetro, pero resultó poco práctico, por lo que se fabricó un prototipo de pesa para representar el kilogramo.

¿Qué desafíos enfrentaron los científicos para mantener la precisión del prototipo del kilogramo?

El desafío principal era evitar que el prototipo del kilogramo perdiera masa con el tiempo, por lo que se protegió extremadamente bien, y se mantuvo como el estándar durante décadas.

¿Cómo se introdujo la electricidad en la medición del kilogramo?

A finales del siglo XIX, se descubrió que una corriente eléctrica podía generar un campo magnético, lo que permitió a los científicos desarrollar una nueva balanza que utilizaba electricidad para medir la masa de manera más precisa.

¿Qué es una balanza de ampere y cómo mide el kilogramo?

Una balanza de ampere utiliza una bobina dentro de un campo magnético. La corriente eléctrica que pasa a través de la bobina genera un campo magnético que afecta su peso. Al medir el desequilibrio en la balanza, se puede determinar la intensidad de la corriente y, por ende, la masa.

¿Qué son los efectos cuánticos de Hall y Josephson, y cómo influyen en la medición del kilogramo?

Los efectos cuánticos de Hall y Josephson son fenómenos que permiten crear reglas extremadamente precisas para medir corrientes eléctricas. Estos efectos se utilizan en el diseño de la balanza de Kibble, una tecnología avanzada para medir el kilogramo con precisión cuántica.

¿Cómo funciona la balanza de Kibble para medir la masa de un objeto?

La balanza de Kibble mide la masa generando una corriente eléctrica suficientemente fuerte en un lado de la balanza para equilibrar el objeto en el otro plato. La corriente se mide, lo que permite calcular la masa con una precisión de nueve cifras.

¿Por qué la constante de Planck es importante en la medición del kilogramo?

La constante de Planck es esencial porque actúa como un factor de conversión en la medición del kilogramo. Al usar esta constante, los científicos pueden calcular la masa de un objeto sin necesidad de un prototipo físico del kilogramo.