¿Qué tan grande es la raíz cuadrada de la masa de la Tierra?

El tono despectivo de algunas otras respuestas no está justificado. La raíz cuadrada de la masa de la tierra es una cantidad perfectamente significativa, en el mismo sentido que la masa de la tierra, el volumen de la tierra o cualquier otra cantidad dimensional.

Por supuesto, la raíz cuadrada de una masa necesita una unidad. Como lo hacen la mayoría de las otras cantidades en física. La unidad SI para ello es [math] \ text {kg} ^ {\ frac {1} {2}} [/ math] (así como la unidad de masa es [math] \ text {kg} [/ math ]). Y en unidades SI, la raíz cuadrada de la masa de la tierra es [matemática] 2.4 \ veces 10 ^ {12} \ text {kg} ^ {\ frac {1} {2}} [/ matemática].

Pero la presencia de unidades de ninguna manera hace que la cantidad carezca de sentido: la mayoría de las cantidades en física son dimensionales. Tendría poco sentido decir que la masa de la tierra no tiene sentido, la carga de un ion o la fuerza de la gravedad local.

Además, preguntas como “qué tan grande” se pueden formular y responder perfectamente sobre las raíces cuadradas de la masa de la tierra, independientemente de la elección de las unidades. La raíz cuadrada de la masa de la tierra siempre será aproximadamente 574 veces más pequeña que la raíz cuadrada de la masa del sol, y aproximadamente 21 veces más grande que la raíz cuadrada de la masa de Plutón, sin importar las unidades que uses.

Si las personas se sienten incómodas con el sistema SI, incluso podríamos poner la raíz cuadrada de la masa de la tierra en el sistema de “unidades naturales” de Planck: ahora la unidad es la raíz cuadrada de la masa de Planck: así que en estas unidades naturales , la raíz cuadrada de la masa de la tierra es [matemática] 1.65 \ veces 10 ^ {16} (\ frac {\ hbar c} {G}) ^ {\ frac {1} {4}} [/ matemática].

Luego, otras respuestas continúan diciendo que esta cantidad no solo no tiene sentido, sino que también es inútil .

Pero esto tampoco es cierto: la raíz cuadrada de la masa es una cantidad que surge naturalmente en toda la mecánica orbital. Por ejemplo, aquí está la tercera ley de Kepler para órbitas elípticas (en el caso de que un cuerpo sea mucho más pesado que el otro).

[matemáticas] T = 2 \ pi \ sqrt {\ frac {a ^ {3}} {GM}} [/ matemáticas]

Donde [matemática] a [/ matemática] es la longitud del eje semi-mayor de la órbita, [matemática] G [/ matemática] es la constante gravitacional de Newton, y [matemática] M [/ matemática] es la masa de la gran cuerpo. (Todas estas cantidades vienen acompañadas de unidades). Para mayor claridad, aquí hay un diagrama que muestra el eje semi-mayor de una elipse.

Considere el sistema tierra-luna en esta aproximación: y vemos que el período orbital de la luna es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la masa de la tierra. Esta cantidad es tan importante en nuestras vidas que le damos un nombre a este período: un mes lunar. Del mismo modo para cualquier otro pequeño satélite de masas alrededor de la tierra. ¿Cuánto más útil quieres?

En cuanto a lo grande que es, ciertamente es mucho más grande que las raíces cuadradas de las masas de la mayoría de los objetos que encontramos día a día. Pero es más pequeño que las raíces cuadradas de las masas con las que tratamos una vez que miramos las estrellas o los sistemas de estrellas. Sin embargo, diría que es bastante grande: en nuestra vida cotidiana, es la raíz cuadrada dominante de masa que vemos a nuestro alrededor.

La raíz cuadrada de la masa no es inherentemente sin sentido. Imagina, si quieres, la tierra unida a un resorte astronómico:

El período T de oscilación a medida que la Tierra experimenta un movimiento armónico simple está dado por

[matemáticas] T = 2 \ pi \ sqrt {\ frac {m} {k}} [/ matemáticas],

donde k es la constante de primavera ym es la masa de la tierra.

Podemos escribir la ecuación anterior como

[matemáticas] T = \ frac {2 \ pi} {\ sqrt {k}} \ sqrt {m} [/ matemáticas],

o

[matemáticas] T \ propto \ sqrt {m} [/ matemáticas],

donde la constante de proporcionalidad es [matemática] \ frac {2 \ pi} {\ sqrt {k}} [/ matemática].

Por lo tanto, la raíz cuadrada de la masa de la tierra sería proporcional al período de su movimiento oscilatorio.

En resumen, la raíz cuadrada de su masa es “tan grande como” (es decir, proporcional a) el período de su meneo.

Para otro ejemplo más realista, vea la respuesta de Paul, que señala que el período de la órbita de la luna alrededor de la Tierra es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la masa de la Tierra, de acuerdo con la tercera ley del movimiento planetario de Kepler.

EDITAR: parece que no hice un buen trabajo con esta respuesta. Déjame intentar aclarar.

La masa es una cantidad física. Para hacer aritmética en una cantidad física, necesita una unidad de medida. Sin uno, no puede realizar operaciones matemáticas en él, y si lo intenta, no puede preguntar significativamente qué tan grande es el resultado.

Está bien preguntar si la masa de la tierra es grande en relación con la masa de una pelota de golf: esto tiene sentido independientemente de las unidades . No tiene sentido preguntar si la masa de la tierra es grande en relación con 7, porque el valor numérico de la masa de la tierra puede ser cualquier número positivo que desee. Del mismo modo, no se puede preguntar cuál es la masa de la tierra más 3, o qué tan grande es su raíz cuadrada.

Espero que sea más claro ahora! La respuesta original sigue a continuación.


La pregunta no tiene sentido.

La masa de la Tierra no es un número. Es una cantidad física a la que se le puede asignar un valor solo una vez que se ha seleccionado una unidad de medida. Puede preguntarse acerca de la masa de la Tierra en kilogramos, libras, toneladas, Júpiter, unidades de masa atómica o masas de la Tierra.

Por ejemplo, en las masas de la Tierra, la masa de la Tierra es 1, y la raíz cuadrada de eso es 1.

En kilogramos, la masa es aproximadamente [matemática] 6 \ veces 10 ^ {24} [/ matemática] kg, y la raíz cuadrada de este número es [matemática] \ sqrt {6} \ multiplicada por 10 ^ {12} [/ matemática ]

Puede hacer que la respuesta sea lo que quiera eligiendo una unidad de medida de masa adecuada.

¿Qué tan grande es la raíz cuadrada de la masa de la Tierra?

La masa de la Tierra se trata de:

  • [matemáticas] 5.97 \ veces10 ^ {24} \ texto {kg} [/ matemáticas]
  • [matemáticas] 1.32 \ veces10 ^ {25} \ text {lbs} [/ matemáticas]
  • [matemáticas] 6,580 [/ matemáticas] billones de megatones estadounidenses

Las raíces cuadradas de estos números en unidades de raíz cuadrada de masa más bien sin sentido son aproximadamente:

  • [matemáticas] 2.44 \ veces10 ^ {12} \ sqrt {\ text {kg}} [/ matemáticas]
  • [matemáticas] 3.21 \ veces10 ^ {12} \ sqrt {\ text {lbs}} [/ matemáticas]
  • [matemáticas] 81 [/ matemáticas] millones de megatones de raíz cuadrada

Como notará, la raíz cuadrada de la masa de la Tierra, al igual que la masa de la Tierra misma, es un número que depende de las unidades elegidas …

¡Simplemente depende de la unidad de medida! Disculpe, pero tengo demasiada curiosidad acerca de qué piensa hacer con el resultado de la raíz cuadrada de la masa … ¡Ni siquiera tiene un significado físico en ninguna fórmula dimensionalmente! Es una cantidad sin sentido.

La raíz cuadrada de la masa es una unidad sin sentido.

Puedes sacar la raíz cuadrada de cualquier número adimensional. Eso lo convierte en otro número más.

El valor será menor que la masa de la tierra, pero tener una unidad de masa de raíz será inútil.

unidades como la longitud al cuadrado y al cubo son útiles para el área y el volumen, pero solo puedo pensar en una unidad en forma de raíz que sea útil y que sea la raíz-Hz que se usa para el ancho de banda.

Bastante pequeño.

En astronomía, una unidad de medida ampliamente utilizada es la masa solar.

En esta unidad, la masa de la Tierra es aproximadamente 0.000003 y su raíz cuadrada es aproximadamente 0.0017, todavía un número pequeño.

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