La confusione tra massa e peso è diffusa nella vita quotidiana. Tuttavia, si tratta di due concetti distinti. La massa è una grandezza fondamentale del Sistema Internazionale che definisce la quantità di materia presente in un corpo. Essa rappresenta l’inerzia di un corpo, ovvero la sua resistenza a qualsiasi variazione del suo stato di quiete o di moto. La massa è una grandezza scalare che non viene influenzata da fattori esterni e si misura in chilogrammi.
Il peso, invece, è una grandezza derivata del Sistema Internazionale che indica la forza con cui un corpo viene attratto da un altro corpo di riferimento. Ad esempio, se consideriamo i corpi attratti dalla Terra, il peso rappresenta la forza di gravità. In questo caso, la grandezza del peso è una grandezza vettoriale che è proporzionale alla massa del corpo e si misura in Newton. La forza peso si calcola moltiplicando la massa di un corpo per l’accelerazione di gravità.
A differenza della massa, il peso non è una grandezza intrinseca di un corpo che resta costante, ma varia in base al luogo in cui viene misurato. Ad esempio, il peso di un uomo sulla Terra o sulla Luna è diverso perché l’accelerazione di gravità è differente. La massa, invece, rimane costante. È importante sottolineare che anche sulla superficie terrestre esistono leggere differenze nell’accelerazione di gravità. Questa varia in funzione del quadrato della distanza a cui è posto il corpo rispetto al centro della Terra, quindi diminuisce tanto più quanto più ci si allontana dalla superficie terrestre. Mediamente, per un corpo posto a livello del mare e a 45° di latitudine, la forza di gravità viene determinata in 9.8 m/s² per comodità.
Differenza tra massa e peso: spiegazione attraverso un video
L’introduzione del video
Nel video che stiamo per vedere, verrà spiegata la differenza tra massa e peso. Il video mira a stimolare il pubblico chiedendo loro ciò che rende difficile spingere una macchina. La risposta standard è che è difficile da spingere perché è pesante. Ma la pesantezza è una misura del peso, l’attrazione gravitazionale della Terra che attrae l’auto verso il centro della Terra.
Spiegazione dettagliata
Quando l’auto viene spinta su una strada piana, la forza di gravità non si oppone al movimento. Invece la resistenza percepita è un’indicazione della massa della vettura che determina la sua inerzia. L’inerzia è di proprietà della materia, il che significa che tende a resistere all’accelerazione: maggiore è la massa, minore è l’accelerazione per una data quantità di forza.
Cos’è il Newton
Il Newton (N) è l’unità di misura della forza. Questa unità prende il nome da Isaac Newton, che per primo ne ha parlato nei suoi studi sulla meccanica classica. In fisica, il Newton è definito come la quantità di forza necessaria per imprimere a una massa pari a un chilogrammo un’accelerazione di un metro al secondo quadrato.
Come si calcola il Newton
Il Newton è un’unità derivata, perché si calcola sempre a partire da altre grandezze. Il Newton quindi è uguale al chilogrammo per metro, diviso il secondo al quadrato. Questa unità misura la forza peso in quanto forza che agisce tra due corpi, attirando l’uno verso l’altro.
Forza di gravità sulla Terra
Si tiene conto che, sulla superficie terrestre, la forza di gravità sia 9,81 N, anche se essa differisce tra i diversi punti in base ad altezza e latitudine. Su un corpo di 102 chili, dunque, la terra esercita una forza di circa un Newton.
La bilancia: misura del peso o della massa?
Le bilance, generalmente, misurano la forza peso, ma per consuetudine e per semplificazione, si parla di peso e si esprime in chilogrammi, poiché l’accelerazione di gravità è considerata una costante. Tuttavia, è importante notare la differenza tra peso e massa.
Cosa misura la bilancia?
La bilancia misura la forza peso, che è la forza con cui il nostro corpo esercita pressione sul piatto della bilancia. Questa forza è dovuta all’attrazione gravitazionale tra il nostro corpo e la Terra, e dipende dalla nostra massa e da quella del globo terrestre.
La differenza tra peso e massa
La massa, invece, è la quantità di materia contenuta in un oggetto, e non cambia a seconda della posizione dell’oggetto nello spazio. Se portassimo la bilancia sulla superficie della luna, ad esempio, potremmo avere la sensazione di aver perso peso, ma la nostra massa sarebbe rimasta invariata.
Spiegazione del fisico Franco Fabbri
Il fisico Franco Fabbri spiega che se potessimo portare la nostra bilancia sulla superficie della luna, potremmo avere la sensazione di aver perso peso. Tuttavia, questa differenza nel peso misurato sarebbe dovuta alla minore attrazione gravitazionale sulla luna, e non ad una riduzione della nostra massa corporea. In altre parole, sulla luna la bilancia misurerebbe una forza peso inferiore rispetto alla Terra, ma la nostra massa sarebbe la stessa.
Calcolo della massa di un oggetto
La massa di un oggetto è una proprietà intrinseca dell’oggetto stesso e indica la quantità di materia contenuta al suo interno. Esistono diversi metodi per determinare la massa di un oggetto.
Determinazione della densità e del volume
Uno dei metodi consiste nell’individuare la densità e il volume dell’oggetto e moltiplicarli per ottenere il valore della massa. Per determinare la densità, è necessario fare una ricerca su testi di fisica o chimica per scoprire la densità specifica del materiale che abbiamo di fronte. L’unità di misura della densità è il chilogrammo su metro cubo oppure il grammo su centimetro cubo. Successivamente, si procede al calcolo del volume dell’oggetto. Se l’oggetto ha una forma di base come il cubo, il volume è il lato al cubo. In caso contrario, aiuta ridurre l’oggetto in forme elementari di cui calcolare il volume per poi sommarle. A questo punto, la massa è data dalla moltiplicazione della densità per il volume.
Calcolo della massa tramite la seconda legge di Newton
Data la seconda legge della dinamica di Newton, si può ricavare il valore della massa seguendo un altro procedimento. Questa legge afferma che la forza è data dalla massa per l’accelerazione. Conoscendo l’accelerazione e la forza, si può dividere la seconda grandezza per la prima e ottenere la massa con la formula m=F/a.
Bilancia da laboratorio con tre pesi a cursore
Una particolare bilancia che misura la massa in quanto non influenzata dall’accelerazione di gravità è la bilancia da laboratorio con tre pesi a cursore. Si tratta di uno strumento dotato di tre aste di misurazione, su ognuna delle quali è montato un peso scorrevole che permette di spostare una massa specifica nota lungo le aste della bilancia e, quindi, effettuare la misurazione. Questa bilancia non è influenzata dalla forza di gravità perché il funzionamento si basa sul confronto tra una massa nota e una massa sconosciuta.
Trasformazione della massa in peso
Conoscendo la massa di un oggetto, si può calcolare il suo peso tramite una semplice espressione matematica. In primo luogo, bisogna trasformare la massa in chilogrammi, poi sarà sufficiente moltiplicarla per l’accelerazione di gravità, secondo la formula F=ma, e si avrà il peso corrispondente. Ad esempio, un oggetto che ha una massa di 2 chilogrammi avrà un peso di 19,6 N. Si tratta di un metodo sicuro ed affidabile per misurare il peso di un oggetto senza bilancia.
