Massa e peso: definizioni e considerazioni

In questo appunto di fisica verranno trattate due grandezze fisiche di estrema importanza, la massa e il peso.
Verrà anche definita la differenza fra le due grandezze, visto che la maggior parte delle volte si tende a confonderla.

Grandezza scalare e vettoriale: differenze

Una grandezza scalare è una grandezza definita solo da un numero e dalla sua unità di misura .
Alcune grandezze scalari sono: la massa, il tempo, l’energia, …
Una grandezza scalare non dipenda dal sistema di riferimento e dalla posizione in cui l’oggetto si trova.

Una grandezza vettoriale è una grandezza definita da un numero, un verso, una direzione, e dall’unità di misura .
Il modulo di un vettore rappresenta la sua lunghezza; in particolare in fisica il modulo è identificato da un numero e un’unità di misura.
La direzione di un vettore è la retta su cui giace il segmento.
Il verso di un vettore è il verso in cui la direzione del vettore viene percorsa, cioè l’orientazione del segmento che definisce il vettore.
Una grandezza vettoriale varia sia con la posizione dell’oggetto sia con il sistema di riferimento considerato.

La massa: definizione

La massa, per definizione, è la quantità di materia che costituisce un oggetto.
È una caratteristica intrinseca dell’oggetto, cioè è una proprietà fissa, non cambia.
La massa è una grandezza scalare, la sua unità di misura nel sistema internazionale è il kilogrammo .
Per misurare la massa di utilizza una bilancia a due piatti .
Una bilancia, solitamente, è costituita da un’asticella rigida omogenea, incernierata nel suo punto centrale ad un asse orizzontale e dotata agli estremi di due piatti. Quando i due piatti sono vuoti, la bilancia resta in equilibrio in posizione orizzontale.
Si assegna, convenzionalmente, massa pari ad ad un oggetto campione per altro arbitrario: la massa di è la massa di un particolare oggetto di platino-iridio conservato al Bureau des Standards di Parigi.
Ponendo poi la massa unitaria su uno dei piatti della bilancia, si dice che un certo oggetto ha massa pari ad uno quando esso, posto sull’altro piatto, equilibra la bilancia. Un altro oggetto avrà massa pari a due se esso equilibra la bilancia, quando sull’altro piatto sono posti contemporaneamente due oggetti di massa pari ad uno, e così via. Procedendo in questo modo si costruiscono multipli e sottomultipli del kilogrammo. In questo modo viene definita la massa gravitazionale.
Oltre alla massa gravitazionale esiste anche la massa inerziale, essa, da come si può capire dal nome, farà riferimento all’inerzia.
L’inerzia è la tendenza naturale di un oggetto a rimanere nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme. La massa inerziale di un oggetto esprime quantitativamente la sua inerzia, ossia la resistenza che esso presenta ad assumere un’accelerazione sotto l’azione di una forza.
In base alla forza applicata ad un oggetto ed all’accelerazione che ne viene prodotta si misura la massa inerziale.
Per il secondo principio della dinamica si ha che:
Dove:

• [math]F[/math]
  è la forza applicata, si misura in Newton
  [math] [N] [/math]
  ;
• [math]m [/math]
  è la massa inerziale, si misura in kilogrammi
  [math] [kg] [/math]
  ;
• [math]a [/math]
  è l’accelerazione, si misura in
  [math] [\frac {m}{s^2}] [/math]
  ;Di conseguenza la massa sarà data da:
  
  [math]m = \frac{F}{a}[/math]

Per ulteriori approfondimenti sul sistema internazionale vedi anche qua

Il peso: definizione e considerazioni

Il peso di un corpo è una forza che agisce sull’oggetto e dipende dall’accelerazione gravitazionale .
Il peso è una grandezza vettoriale.
È ben diverso dalla massa, anche se spesso si tende a confondere i due termini.
La formula che rappresenta il peso di un oggetto è la seguente:
Il peso è una forza la cui espressione è:

Dove:

• [math]m[/math]
  è la massa del corpo;
• [math]g [/math]
  è l’accelerazione gravitazionale:
  
  [math]g = 9,806 \frac{m}{s^2}[/math]

Possiamo fare alcune considerazioni sul peso.
Poiché la forza di attrazione gravitazionale dipende dalla massa della Terra, avremo che anche il peso dipende da questa, quindi su un pianeta che non è il nostro, alla stessa massa , corrisponderà un peso diverso: poiché la massa del pianeta influisce sul valore dell’accelerazione di gravità. Se ne conclude che il modulo del peso di una certa massa, sarà diverso a seconda del pianeta su cui ci troviamo.
Inoltre, poiché la Terra non è perfettamente sferica, sulla sua superficie varia anche il valore dell’accelerazione di gravità, che precedentemente abbiamo supposto uguale a .
Quindi il peso di una certa massa in realtà varia in modulo anche sulla superficie terrestre.
Infine si deve osservare che, essendo la forza di attrazione gravitazionale, , attrattiva, questa fa si che cambi anche la direzione ed il verso del peso sia sul pianeta Terra sia su qualsiasi altro pianeta considerato, quindi la forza peso varia anche la direzione e il verso.