¿Qué son la masa y la energía cinética?

¿Qué son la masa y la energía cinética?


What is mass? This is a fundamental question, which has recently, specially since the discovery of the Higgs boson five years ago, has often come up in questions or discussions on the IFT videos. So I’m going to explain what mass is. And… this has to do with the Higgs boson in the sense that the Higgs fields in the vacuum is the origin of the mass of particles with non-zero mass. But let’s cut the chase and let’s find out what is mass. To do that, we’re using the scientific method, which is as follows: First, choose some concepts which we consider fundamental, and preferably defined in a practical way. Next, study the relations among them, both theoretically and experimentally, to reach our conclusions, if any. And, if by doing more experiments, we find that our conclusions are wrong, we go back to point 1, and start all over again. Ok, let’s choose two concepts that we consider fundamental: space, which can be measured by distances, in practice measured with my own ruler; and time, which I can also measure with my watch. If we now take an object which is moving a given distance in a given time, with no external forces, we find that something, the quotient of distances and times, which is the velocity, is constant. Well, the velocity not only has a magnitude, which I call “v”, but also a direction, and is hence a vector, something that points in a certain direction. So let’s play a bit with vectors. I should remind you about how to add up two vectors. If I have a given velocity, which is a vector pointing in some direction, and which I call “v1”, and a second velocity, which I call “v2”, the question is what is the sum of “v1” and “v2”. Easy! To add up, we apply parallel transport to “v2” until its tail is a the head of v1 and the vector from the tail of v1 to the head of v2 is the sum “v1” + “v2” These are all the maths we need to go on. Ok, next thing is to do experiments in a billiard table. An ideal billiard table, with perfect and frictionless surface, with perfect balls, perfectly spherical, as ideal as possible. And then, two billiard champions are training by making pairs of balls collide; each one smacks on a ball, and they check what happens after they collide. These are vectors. So the balls bounce back with velocities in general different from the original ones, this with velocity v2′ (the ‘ meaning “after the collision) and this with velocity v1’. So what we find after many such experiments is the following: the sum of v1 and v2 before the collision equals the sum of v1 after the collision and v2 after the collision. And this holds for any collision. We also discover that v1 squared + v2 squared (these are numbers, so I can take their squares) equals v1 squared after the collision +v2′, after the collision, squared. Great! We’re on a good track, we have discovered, it seems, certains laws for collisions, certain laws of nature in the dynamics of particles. Let’s now change things and perform the same experiment, but with balls still of the same size, but made of different materials. In such case, we immediatly find that these formulas are wrong. To fix them, the most natural suggestion is to associate a quantity, which I’m calling “m”, to each of the two balls, “m1” for the first, and “m2” for the second. And we’ll find, after much experimenting, that the combination m1 v2 + m2 v2 is conserved. And also here if we also add these two things, m1 and m2. But this holds only for a given ratio of m1 and m2, a certain ration is the only one such that these laws are valid. Ok, we have then discovered two interesting things: one is the conservation of momentum, which for instance for particle 1 is m1 v1, and second, the conservation of enegy, the energy before and after is the same. Note that the convention, for reasons having to do with other conventions, such as what is a force and so on, the formula for the energy we have discovered is 1/2 m v^2. The enegry 1/2 m v^2 is a conserved quantity in particle collisions. Ok, it seems we all should be happy that these laws work out. But if we now do these experiments with particles whose speed is not much smaller than the speed of light, called “c”, if their speeds are comparable with that of light, then these conclusions are again wrong. And the quantity m1 v1, for the conclusion to hold, must be divided by the square root of 1 minus the particle velocity squared divided by the speed of light squared. This formula must also be modified, by replacing by c^2 here, removing the 1/2, and dividing by the same square root of 1-v^2/c^2. Once we do that the formulas for the conservation of energy and conservation of momentum are now correct. In the meantime we have also discovered another fact. I could rotate the billiard table without rotating the balls, or rotate the balls without rotating the billiard table, and independent of the orientation of this my reference system, the laws are still the same. Thus the basic laws of Mechanics are invariant under rotations. One last point Let me take units in which the speed of light is 1. Then using these formulas, we find that, for a given particle, E^2-p^2=m^2 The energy and momentum depend on the velocity with respect to the observed, but the mass does not. So energy and momentum are not relativistic invariants; but the mass we have introduced here, which is the intertial mass, is a relativistic invariant. When we introduce gravity and move on to Einstein’s Theory of General Relativity, it turns out that the mass sourcing gravity is the same as this. Inertial mass and gravitational mass are one and the same thing.

83 thoughts on “¿Qué son la masa y la energía cinética?

  1. Y este viernes seguiremos con un nuevo vídeo largo de las charlas del IFT en la Residencia de Estudiantes. ¡gracias!

  2. Una pregunta que llevo bastante tiempo haciéndome. Si los fotones no tienen masa, porque la luz no puede escapar de un agujero negro?

  3. Buenas, tengo unas dudas que me intrigan: ¿qué es la ecuación de Schrodinger? ¿Cómo funciona o cómo se opera?

  4. Si la unica diferencia entre el boson W+ y el W- es su carga ¿no deberian ser anti-particulas una de la otra?¿o me estoy perdiendo otra diferencia entre la materia y la anti-materia?

  5. Me gusto hasta el min 7 porque es totalmente comprobable por cualquiera. De alli en adelante es pura especulacion y no sirve de nada.

  6. 1- La energía cinética es una función relativa al trabajo.
    E=mc2 es una función absoluta. Quien mezcla esto es que sabe matemática pero no entiende el concepto.
    La masa es la posición de una partícula (o cuerpo, conjunto) en la cuarta dimensión. Esto ya lo sabía Minkowki.
    La masa no es una cosa.

  7. podrían explicar como surgió la gravedad respecto al tiempo?
    espero que mi pregunta no este mal planteada.

  8. Llegará un día por el cuál unifiquemos nuestra realidad con una ciencia todavía desconocida, en la cuál entenderemos el funcionamiento del universo o de algunos multiversos.

  9. mi sobrino de 6 años eme dice" ese viejito se ve muy inteligente" y yo me quedo con cara de o.O! jajaja un saludo maestro.

  10. Propongo que expliquéis las "fuerzas" de Coriolis y otro sobre los métodos de datación y sus limitaciones o intervalos de confianza.
    Un saludo.

  11. Hola IFT, estube pensando estudiar fisica y me gustaria saber que tan parecido a sus videos es la carrera

  12. Yo vine para q me.explicaran que es la energía y la masa y …me sale con vectores…No entendí ni papa

  13. Sinceramente me quedé de una pieza. Son pocas las clases donde se expresa un conocimiento tan pre claro, que te toman de la mano y te llevan por el laberinto, sin evitar obstáculos sino abriéndonos puertas.
    Gracias.

  14. A quien me pueda explicar esta duda.
    ¿Se puede hacer vibrar mecánicamente un cuerpo, por simplificarlo "una esfera metálica" a la frecuencia de La Luz ultravioleta?.
    ¿Desaparecería del campo visual de las personas al llegar a esa frecuencia?.

  15. 😅 pues, yo puedo decir que me gusta como explica. Se puede decir que las fórmulas se tienen que adecuar dependiendo de los elementos aunque no necesariamente son falsas? aunque si uno no esta adentrado le entenderemos poco. Invariablemente, sirve de mucho la divulgación. Gracias!

  16. Es lamentable.
    Si alguien quiere saber…
    Piense: Supongamos un planeta como la Tierra. Si lo empujas esta giraría más lejos del Sol pero más lento, en contra aparente a Newton.
    Ahora si le agrego energía y viaja más lento.
    ¿Qué pasó con la energía?
    Sencillo: Está como masa.
    Con lo cual, El planeta girará más lento con más masa y será más pequeño.
    Esto se puede explicar pero no en este momento.
    Con lo cual: como ya lo sabía Minkowsky y Einstein… pero no los charlatanes: La masa es el lugar en la cuarta dimensión de la onda materia…

  17. Pues realmente no sé. Uno ve el video y concluirá que el momentum y la energía se conservan gracias a "m" (y al modulo de Lorentz) pero creo que la explicación de -qué es m? sigue faltando. -Qué es?

  18. Es una porquería porque todo lo que se puedees una porquería porque todo lo que se puedesaber de una mesa de billar cita sobre mecánica clásica sobre todo la tercer ley de mecánica cuántica que no tiene nada que ver

  19. Quiero felcitarlos porque eliminar el "1/2" en edición y en movimiento y el resto del video sé que fue dicifil

  20. a mi lo que molesta un poco es el porque se sigue tomando a la gravedad como un concepto relativista, es decir deformacion grométrica del espacio tiempo debido a la presencia de cuerpos masivos, la gravedad sigue siendo un concepto enigmático, así que yo pienso que si la gravedad see define con otras connotaciones no relativistas, muchos conceptos colapsarían o simplemente serían erróneos,

  21. Muy bueno, solo que no vendría nada nada mal una iluminación desde la izquierda sobre la pizarra y evitar enfocar la ventana pues es bastante difícil para la cámara administrar tantos contrastes de colores. Gracias chicos los sigo siempre, muy buena labor!

  22. Soy el único que se ha dado cuenta de que el vídeo promete decirte lo que es la masa pero no lo dice?

  23. No sé qué hago aquí porque siendo de letras me pierdo bastante con estos trmas pero ultimamente no hago mas que ver videos de fisica cuántica. Es un gran interes que tengo.

  24. la masa ¨es y no es¨ solo medible bajo la percepción de cada uno, igual puede no ser algo si no se cree¨ se habla de cosas medibles gases metales líquidos etc. No se hasta ahora el peso y masa densidad del amor¨ pero se dice que por amor podemos realizar hazañas como el que una madre pueda levantar un auto que aprisiona a su hijo que es el mecánico atrapado entonces creo que es posible que una fuerza no tenga que vencer¨ solo ser mas fuerte y atraer materias¨ para potenciar lo que se apoya osea nosotros podemos generar un tipo de energía que atraiga¨ masa y la fricción que genera esa masa atraída en su trayecto por una energía poco medible poco consensuada pero que si ejerció un efecto el de atraer y por arrastre se activa en el camino otras respuestas como un ajos picado es aderezo pero el mismo ajos al ser machacado o golpeado forma lisina que es necesario en tratamientos de pacientes con riesgo vascular, osea no podremos tener una respuesta exterior´ si no hacemos que realmente llame la atención osea enviar música al espacio ya se dio mandar imágenes etc ya se dio osea, creo que lo mas básico¨ es universal osea envíen energon y verán como llegan los Deserticon PERO DESCUIDEN HABRÁN AUTOBOTS 🙂 me e desviado mucho perdón es por la verborrea.

  25. SI NO SE LO PUEDES ESPLICAR A UN NIÑO DE 6 AÑOS , ENTONCES NO LO ENTIENDES TU MISMO .
    ALBERT EINSTEIN.

    NO SIRVES PARA ESTO .

  26. Caramba professor Álvaro de Rújula, que satisfação ENXERGAR e escutar as suas explicações, e mais ainda, se completa no final quando TU diz ser as ser FALSAS as informações que NOS ensinam nas escolas. Portanto, FALSAS as colocações de Albert Einstein, que o diga as informações de Isaac Newton.

    Professor . . . PARABÉNS e, abraço.

    Segue esses dois:
    https://www.youtube.com/watch?v=pVkNWwlPtwA
    https://www.youtube.com/watch?v=jQGrSMmkrDY

    Já me inscrevi no canal.
    Abraço à todos desde Brasil !!!

  27. Álvaro de Rújula, you explained currently understanding clearly. The problem is the assumption
    1- that gravitational force is same as inertial force. This is not true. They appear the same, but they have direction. A falling body is opposite to a rocket lift up. It is like saying, having some soup is same as vomiting. They both are movement of food, but going different direction. Every one knows the difference.
    2- small is not same as large(photon verses a ball). If man had the technology to see photon, it is a disk shape. ball is spherical. Two shapes interact with gravity differently. Therefore you can not use data from sphere and apply it to a disk. one dose not need to be stupid just because every one over 110 years have been.
    Full information in my 1975 Bremen Summerhouse notes or by official permission / request of Madam chancellor Angela Merkel I will instruct their release. Ferydoon Shirazi. MG1

  28. Si la masa y el peso algun "academico" argumenta que "no son lo mismo", pues la pegaron, ya que no existen ninguna de las dos porque se quedan en palabras, porque resulta que las palabras son adimensionales, las palabras se quedan en caricaturas y siempre se las lleva el viento ja ha ha ha ha ;D ;D ;D ;Da ja ja ;D ;D ;D ;D ;D jua jua ja ja ja ;D

  29. Dada las ecuaciones planteadas la masa queda en función de E y P, entonces la masa si depende del observador que no? Por que dice que es invariante?

  30. La Masa es un hombre..que si le tocas los huevos,se pone de color verde y menuda mala virgen se gasta entonces!!…Lou Ferrigno se llamaba

  31. ¿Saben el por qué se le entiende?, porque no está manejando vocabulario técnico particular de la física… lo explica, con simples palabras.

  32. A parte de los esfuerzos que hace la mecánica cuántica por intentar definir la masa llenando pizarras con "campos", ¿Que es la masa? y con el MISMO SISTEMA que se utilice para definirla, pues de paso, definir también el concepto de "CAMPO". Así con ese SISTEMA, podremos entender las cuatro fuerzas, aparte de medirlas.

  33. No se enrede "Profe". Si el universo fuera UNA sola particula su masa seria infinita antes del big bang por supuesto.

  34. Qué es la masa?
    a).- Si el tiempo es algo que se mide con reloj y la distancia algo que se mide con regla, la masa es algo que se mide con una báscula.
    b).- La masa es una propiedad que tienen los cuerpos que les da inercia.
    c).- La masa es energía concentrada
    d).- La masa es la cantidad de partículas que tiene un cuerpo
    e).- La masa, el espacio y el tiempo, son las reglas de un juego

  35. Todo es MOVIMIENTO !! ….. OLLIN TONAatiuh, vivimos la era del 5o. Sol llamada "Sol de movimiento" según la cosmovision Mexicah.

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