Introducción
Masa (física), propiedad intrínseca de un cuerpo, que mide su inercia, es decir, la resistencia del cuerpo a cambiar su movimiento. La masa no es lo mismo que el peso, que mide la atracción que ejerce la Tierra sobre una masa determinada (véase Gravitación). La masa inercial y la masa gravitacional son idénticas.
El peso varía según la posición de la masa en relación con la Tierra, pero es proporcional a la masa; dos masas iguales situadas en el mismo punto de un campo gravitatorio tienen el mismo peso. Un principio fundamental de la física clásica es la ley de conservación de la masa, que afirma que la materia no puede crearse ni destruirse.
Esta ley se cumple en las reacciones químicas, pero no ocurre así cuando los átomos se desintegran y se convierte materia en energía o energía en materia.
Teoría de la relatividad
La teoría de la relatividad, formulada inicialmente en 1905 por Albert Einstein, cambió en gran medida el concepto tradicional de masa.
La relatividad demuestra que la masa de un objeto varía cuando su velocidad se aproxima a la de la luz, es decir, cuando se acerca a los 300.000 kilómetros por segundo; la masa de un objeto que se desplaza a 260.000 km/s, por ejemplo, es aproximadamente el doble de su llamada masa en reposo.
Cuando los cuerpos tienen estas velocidades, como ocurre con las partículas producidas en las reacciones nucleares, la masa puede convertirse en energía y viceversa, como sugería la famosa ecuación de Einstein E = mc2 (la energía es igual a la masa por el cuadrado de la velocidad de la luz).
Masa inercial
La masa inercial para la física clásica viene determinada por la Segunda y Tercera Ley de Newton. Dados dos cuerpos, A y B, con masas inerciales mA (conocida) y mB (que se desea determinar), en la hipótesis dice que las masas son constantes y que ambos cuerpos están aislados de otras influencias físicas, de forma que la única fuerza presente sobre A es la que ejerce B, denominada FAB, y la única fuerza presente sobre B es la que ejerce A, denominada FBA, de acuerdo con la Segunda Ley de Newton.
Masa gravitacional
La masa gravitacional es la medida de la fuerza de atracción gravitatoria que experimenta una porción de materia másica dentro de un campo gravitatorio.
Aunque numéricamente idéntica la masa inercial, conceptualmente difiere de este. En el seno de la mecánica clásica resultó por mucho tiempo un misterio por qué la masa gravitacional era numéricamente igual a la masa inercial, de ahí que usualmente se hable simplemente de masa (sin especificar si se trata de la inercial o la gravitacional al ser ambas numéricamente idénticas). La teoría de la relatividad general al explicar el campo gravitatorio como un efecto de la curvatura del espacio-tiempo aclaró que de hecho la masa gravitacional coincidiera numéricamente con la masa inercial.
Masa convencional
Según el documento D28 “Conventional value of the result of weighing in air” de la Organización Internacional de Metrología Legal (OIML), la masa convencional de un cuerpo es igual a la masa de un patrón de densidad igual a 8.000 kg/m3 que equilibra en el aire a dicho cuerpo en condiciones convencionalmente escogidas: temperatura del aire igual a 20 °C y densidad del aire igual a 0,0012 g/cm cúbicos.
Esta definición es fundamental para un comercio internacional sin controversias sobre pesajes realizados bajo distintas condiciones de densidad del aire y densidad de los objetos. Si se pretendiera que las balanzas midan masa, sería necesario contar con patrones de masa de la misma densidad que los objetos cuya masa interese determinar, lo que no es práctico y es la razón por la que se definió la Masa Convencional, la cual es la magnitud que miden las balanzas con mayor exactitud que masa.
Masa y energía
Los términos masa y energía se usan para varios conceptos distintos, lo cual puede llevar a confusión.
En ciertos contextos, se usan indistintamente ya que, en relatividad, masa y energía son equivalentes. Sin embargo, aún en el uso relativista existen varias magnitudes diferentes que se interpretan como la “masa” de una partícula o cuerpo, en particular no deben confundirse:
Masa invariante, también conocida como masa en reposo, que es una magnitud independiente del observador.
Masa relativista aparente, o simplemente masa aparente, que es una magnitud dependiente del sistema de referencia que incrementa su valor con la velocidad.
Masa inercial aparente, sería el cociente entre la fuerza aplicada a una partícula y el módulo de la aceleración observada.