Il chilogrammo in grammi: equivalenza di massa

1. Unità di massa e relativa conversione

La massa dipende dal la quantità di materia che si trova in un oggetto. L'unità di misura della massa è il chilogrammo (kg).
Linguisticamente parlando, il prefisso ci fa capire la quantità di grammi espressa:
chilo = 1000 grammi
etto = 100 grammi
deca = 10 grammi
deci = decima parte di un grammo
centi = centesima parte di un grammo
milli = millesima parte di un grammo
Nella pratica quotidiana, l’uso dell'unità di misura (= sottomultiplo del chilogrammo) è in funzione dell'oggetto da misurare.

Esemplificazioni

1. La massa di una mosca è di 0,015 g. È meglio usare il milligrammo: la massa di una mosca è di 15 mg
2. La massa di una scatola di fazzoletti è di 1,85 hg. Il grammo è l'unità appropriata, quindi si dirà che una scatola di fazzolettini ha una massa di 185 g
3. La massa di una palla da bowling è di 5.440 g. È meglio usare il chilogrammo, per cui la massa della palla da bowling è di 5,440 kg
La quantità di materia presente in un oggetto, la sua massa e la forza necessaria per spostarlo sono tre grandezze fra loro direttamente proporzionali. Tuttavia, non ci dobbiamo credere che sui debba utilizzare il volume di un oggetto per poterne stimarne la massa. La massa e il volume sono due aspetti di un oggetto totalmente indipendenti. Ad esempio, un mattone ha un volume assai inferiore rispetto a quello di un cuscino, ma ha una massa maggiore, perché la terra cotta è molto più pesante delle piume d’oca.

2. Conversione di unità di massa

La conversione di un'unità di misura vuol dire esprimere una quantità in un'unità di misura inferiore o superiore rispetto a quella di partenza.
• Si moltiplica l'unità per 10 quando il valore della massa di partenza viene trasformata in un'unità più piccola;
• Si divide l'unità per 10 quando vogliamo trasformare in un’unità più grande il valore della massa di partenza
Inoltre, dobbiamo moltiplicare o dividere per 10 tante volte quante sono le volte ci si sposta di posizione.
Ad esempio, per trasformare cg in mg, dobbiamo moltiplicare per 10. Al contrario, per convertire mg in cg, dobbiamo dividere per 10. Per convertire g in cg, si moltiplica per 100 e per convertire cg in g si divide per 100, poiché, in questo caso, ci spostiamo di due posizioni.

3. Massa e peso

La massa di una sostanza varia a seconda della quantità e della tipologia di materiale che contiene. Questo materiale occupa uno spazio, cioè un volume. Sembrerebbe logico che più grande è un oggetto, maggiore è la sua massa, ma non è sempre così.
Infatti, per confrontare la massa di sostanze diverse con lo stesso volume, è necessario sapere di quali sostanze si tratta.
Esempio 1
Immaginiamo di trasportare una scatola piena di legna da ardere e un'altra scatola identica piena di piume d’oca; ovviamente, la scatola di piume d’oca è molto più leggera di quella di legname.
Conclusione: le due scatole hanno lo stesso volume, ma masse diverse perché non contengono la stessa sostanza.

Esempio 2

Se misuriamo la massa di 100,0 mL di acqua e la massa di 100,0 mL di olio vegetale a base di palma, si ottengono i seguenti dati:
Un volume di acqua di 100 ml –corrisponde ad una massa di 100 g
Uno stesso volume di olio vegetale di palma ha, invece una massa di 92,50 g
Vediamone il motivo:
Come tutti sappiamo, la molecola d’acqua è composta da 2 atomi di H e da 1 di O. Invece, ben diversa è la molecola dell’acido contenuto nell’olio di palma (= acido palmitico). In essa si distinguono ben 50 atomi, di cui 2 di O, 32 di H, 16 di C.
Le molecole di acqua e dell’ olio di palma sono quindi molto diverse, per cui le due sostanze non hanno ovviamente le stesse proprietà. Ne consegue che i due liquidi non hanno l’identica quantità di materiale per lo stesso volume.
In pratica, c'è meno materiale in 100,0 mL di olio vegetale a base di palma che in 100,0 mL100,0 mL di acqua. Questo spiega perché la loro massa è diversa.

4. Peso

Per stimare il peso di oggetto, che si esprime in newton, occorre tener presenti due fattori:
• la massa dell'oggetto: maggiore è la massa, maggiore è il peso
• l'intensità del campo gravitazionale del corpo celeste su cui esso si trova: più forte è il campo gravitazionale, maggiore è il peso dell'oggetto

4.1 Intensità gravitazionale di alcuni corpi celesti: il peso di un oggetto sui corpi celesti

L’intensità gravitazionale si misura in N/kg. A titolo esemplificativo:
Sole = 274 - Luna = 1,62 - Terra = 9,81 - Marte = 3,72
La massa di un corpo è invariabile. Invece, il peso cambia perché dipende dall'intensità del campo gravitazionale del corpo celeste su cui si trova l'oggetto.

Esempi

a) Una pallina da tennis da 45,0 g ha sempre la stessa quantità di atomi, indipendentemente da dove si trova nello spazio. Sulla Terra, il peso della pallina è di 0.441 N, sulla Luna è minore, ossia corrisponde a 0,0729 N
Questo succede perché la Luna non attrae la pallina da tennis con la stessa forza della Terra, dato che il suo campo gravitazionale è più debole. In ogni caso, la massa della pallina da tennis resta sempre di di 45,0 g.
b) Il pianeta Giove attrae la pallina da tennis con una forza maggiore rispetto alla Terra, perché il suo campo gravitazionale è più intenso.
Il peso della pallina da tennis è maggiore su Giove, a 1,12 N, anche se la massa rimane invariata.
5. Differenza tra massa e peso: relazione matematica tra massa e peso
Per calcolare il peso di un oggetto, viene utilizzata la seguente formula: Fg=mg dove
Fg = peso (misura della forza gravitazionale) in newton (N)
m = rappresenta la massa in chilogrammi (kg)
g = rappresenta l'intensità del campo gravitazionale in newton/chilogrammo (N/kg)

Esempi

1. Un delfino di 150.000 g nuota nell'oceano. Quanto pesa il delfino?
Poiché il delfino nuota nell'oceano, possiamo dedurre che questa situazione si verifica sul pianeta Terra e che utilizzeremo la forza del suo campo gravitazionale (gTerra = 9,81 N/kg)
Innanzitutto, trasformiamo il peso del delfino da grammi a chilogrammi:
g 150.000 = kg 150
N 150 . 9,81 = N 1.471,5
2. Sulla terra, un elicottero pesa 10 300 N . Quale sarà il suo peso su Marte? (gMarte = 3,72 N/kg)
Innanzitutto dovremo calcolare la massa dell’ elicottero sulla Terra e quindi la forza gravitazionale su Marte (= peso)
10.300 : 9,81 = 1.050 kg (dato approssimativo)
1.050 . 3,72 = 3906 N
Questo valore risulta essere coerente perché su Marte il campo gravitazione è inferiore rispetto a quello della terra per cui è normale che il peso dell’astronave sia inferiore. Ovviamente la massa conserva il suo valore.

6. Ulteriori informazioni

Nel vuoto, due corpi tendono ad attirarsi a vicenda fino a scontrarsi. Essi sono attirati vicendevolmente dalla forza gravitazionale, un fenomeno di tipo fisico.
L'entità di questa forza dipende dalla massa dei corpi e dalla distanza tra di loro. La forza gravitazionale varia come segue:
• Maggiore è la massa dei corpi, maggiore è la forza gravitazionale tra
di essi;
• Più i corpi sono vicini l'uno all'altro, maggiore è la forza
gravitazionale tra di loro