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MASSA E PESO

DEFINIZIONI:
La massa è la quantità di materia contenuta in un determinato volume in determinate condizioni fisiche e chimiche.
Il peso è la forza di attrazione gravitazionale che si esercita sulla massa.

CONSEGUENZA: non si può e non si deve confondere la massa con il peso.

LA MASSA.

Si potrebbe pensare che basti dire: la massa è la quantità di materia che compone un corpo. Una tale definizione può andare bene in prima approssimazione(a) per un solido, che appare di forma e volume ben definito. Se però prendiamo due cubi d'acciaio inizialmente uguali e poi uno lo riscaldiamo, essi appaiono diversi perchè i volumi sono diventati diversi, pur contenendo lo stesso numero di atomi (trascuriamo il fatto che durante il riscaldamento qualche atomo è evaporato). I due cubi insomma, avendo ora volumi diversi, sembra che non abbiano più la stessa massa. E' meglio quindi precisare le condizioni chimiche e fisiche prima di affermare che due masse sono uguali o no.
ESEMPI:
1) prendiamo una pietra: per essa facilmente, senza tante discussioni, possiamo definire la massa come la quantità di "pietra" che la compone. Ora la sbricioliamo con un martello e ci chiediamo se la massa della polvere ottenuta è uguale a quella della pietra di partenza: la forma è diversa, il volume è diverso, la consistenza è diversa, ecc. Molti osservatori saranno tentati di dire che la massa è cambiata, e ciò non è vero.
2) riempiamo d'acqua sino all'orlo una pentola. E' facile dire qual'è la massa dell'acqua: è la quantità di acqua che ha riempito la pentola. Mettiamo ora la pentola sul fuoco; man mano che la temperatura cresce una parte del liquido trabocca, ma la pentola rimane sempre piena, per cui sembra che la massa sia sempre la stessa, e ciò non è vero.
3) in un grande recipiente ermeticamente chiuso poniamo 2 kg di idrogeno e 16 kg di ossigeno: il recipiente è pieno della miscela dei 2 gas. Facciamo ora scoccare una scintilla elettrica dentro il recipiente: istantaneamente ossigeno e idrogeno si combinano producendo 18 kg di acqua, che non riempie più il recipiente ed è ben diversa dai gas di partenza. Molti osservatori saranno portati a dire che la massa è cambiata e ciò non è vero.
In conclusione conviene precisare la natura, il volume, la temperatura, lo stato chimico, ecc. per essere certi di avere una data massa.
Una definizione migliore di massa: la massa è la quantità di atomi, di una o più qualità, che compone i corpi. Gli atomi infatti non cambiano per effetto di temperatura, pressione, combinazione chimica, ecc.
Quest'ultima definizione ci consente di affermare: la massa non cambia da luogo a luogo.
La massa si misura con le bilance con due piatti.

IL PESO.

Le masse sviluppano con la semplice loro presenza una forza, definita da Newton di attrazione gravitazionale. Date due masse m1 ed m2, con distanza r fra i baricentri G1 e G2, la forza vale

F = k * m1 * m2 / r2

Questa forza si chiama peso quando m1 è la Terra e m2 è una massa su di essa. La costante k è una delle costanti universali che caratterizzano il nostro universo. E' stata determinata con la bilancia di torsione e vale (essendo k = F * r2 / m1 * m2)

k = 6,67.10-11 [ N * m2 / kg2 ](b)

La relazione fondamentale della dinamica afferma anche che, se su una massa m agisce una forza F, allora deve esserci una accelerazione a: F = m * a. Nel caso della massa m2 la accelerazione si chiama accelerazione di gravità, si indica con g e in Italia per legge vale g = 9,81 [ m / s2 ].
Il valore di g deve essere regolamentato per legge poichè esso varia da luogo a luogo per effetto: 1) della latitudine poichè la Terra non è sferica, cambia la distanza dal suo centro; 2) della altitudine (quota rispetto al livello medio del mare) per lo stesso motivo; 3) della natura del suolo che si trova sotto la massa m2(c); 4) della presenza di altri corpi celesti(d).
Il peso si misura con la bilancia con un piatto.

(a) In prima approssimazione significa che si ammette un errore non molto grande, ma neppure trascurabile, per cui si ammette che si può fare meglio con una seconda e terza approssimazione.
(b) L'unità di misura kg è il chilogrammo - massa, cioè la massa di un litro di acqua distillata alla pressione normale di 760 mm di mercurio e alla temperatura di 4 °C. La forza con la quale 1 kg massa viene attratto dalla Terra al livello del mare si chiama kg peso ed è una unità di misura del sistema pratico. Bisogna ricordare che, di solito, a distanze limitate, il numero che misura la massa, misura anche il peso. Da ciò deriva la confusione fra peso e massa assai diffusa in quasi tutti gli ambienti, per cui nei negozi si chiede di "pesare" anzichè di "massare" le cose che si acquistano. Per evitare tutto ciò occorrerebbe dare nomi diversi alle due unità di misura: uno per la massa, l'altro per il peso.
(c) Sul mare il peso è minore perchè la massa sotto m2 è meno compatta. Con opportune bilance di torsione è possibile scoprire caverne e laghi e blocchi di metallo sotto la superficie.
(d) I corpi celesti che si trovano allo zenit del luogo "attirano" verso di loro e quindi il peso diminuisce. Nella primavera del 2000 nei nostri cieli si sono trovati insieme Sole, Luna, Giove, Saturno e Marte, per cui il peso degli oggetti ha toccato un minimo.