Fisica: Le Forze Peso e Massa
Nel senso comune, Peso e Massa identificano la stessa cosa. Dal punto di vista Fisico (e scientifico in generale), invece, Peso e Massa, sono due grandezze completamente diverse tra loro.
Anticipando quanto esposto sotto, la prima differenza sostanziale e' che la Massa e' una grandezza scalare, il Peso, essendo a tutti gli effetti una Forza, e' una grandezza vettoriale.
Peso e Massa sono comunque legate da una relazione, espressa dalle equazioni esplicitate nel seguito.
La massa
La massa e' la misura della 'QUANTITA' di materia presente in un corpo.
La massa si misura in Kg (o in suoi multipli e sottomultipli).
La massa e' una grandezza scalare.
La massa non varia al variare della sua posizione nello spazio, ad esempio una massa di 1kg sulla terra, rimane di 1kg anche sulla luna (ed anche nel vuoto !).
Se pensiamo agli astronauti sulla luna ed ai loro salti 'leggeri', potremmo essere indotti a ritenere che la loro massa sia diminuita.
In realta' quello che' e' diminuito e' il Peso.
Per misurare la massa, si puo' usare una bilancia a due braccia e alcuni campioni di massa di confronto.
Su un piatto mettiamo il corpo da misurare e sull'altro n masse campione da 1kg fino a portare la bilancia in equilibrio, se le masse campione necessarie sono 2, allora vuol dire che quel corpo ha una massa di 2kg.
Se ripetiamo l'esperimento sulla luna il risultato sara' lo stesso.
Nella figura sopra, le due pesate, a sinistra sulla terra e a destra sulla Luna (o viceversa, vista la perfetta uguaglianza).
In realta' quello che cambia sulla Luna e' il peso.
La legge di attrazione gravitazionale
Due qualsiasi masse, opportunamente vicine, esercitano reciprocamente una forza di attrazione l'una sull'altra. Le due forze sono uguali in modulo e direzione, e opposte in verso.
Tale attrazione e' direttamente proporzionale al prodotto delle masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza dei baricentri delle masse, in formula, trascurando l' aspetto vettoriale:
FA = G * (M1 * M2) / d2 (1)
Dove : G e' la costante universale gravitazionale che vale 6,67 x 10-11m3/Kg*s2;.
d e' la distanza dei baricentri delle masse.
M1 ed M2 sono le masse dei due corpi.
Il peso
L'attrazione gravitazionale sopra descritta, si manifesta con una accelerazione con cui il corpo piu' piccolo viene attratto dal piu' grande.
L'attrazione gravitazionale e' g e sulla terra vale (circa) 9.8 m/s2 al livello del mare.
Dal secondo principio della dinamica sappiamo che F = m * a.
Per cui la Forza con cui la terra attrae a se' un corpo posto sulla sua superficie (o relativamente vicino) e':
F = m * g ovvero e' il peso del corpo → P = m * g.
Il Peso e' quindi una Forza e di conseguenza una grandezza vettoriale.
Il Peso si misura in Newton.
In particolare, il Peso e' la FORZA che il campo gravitazionale (terrestre o lunare, per continuare nell'esempio) esercita su una massa → P = m * g.
Questo spiega anche perche' e' la terra ad attirare noi e non viceversa, infatti, se la forza di attrazione reciproca e' uguale (FA descritta nella (1)), l'accelerazione impressa dalla terra a noi verso di essa e':
a = FA / m (3)
Dove m e' la nostra massa.
L'accelerazione che noi 'imprimiamo' alla terra verso noi e':
a = FA / M (4)
Dove M e' la massa della terra.
Sostituendo nella (3) e nella (4) la FA descritta nella (1) in cui poniamo M1=m(nostra) e M2=M(terra), la differenza risulta evidente.
Per misurare il Peso, essendo esso una Forza, si puo' usare il dinamometro.
Nella figura sotto, a sinistra il peso di una massa M sulla terra misura 6 Newton, a destra la stessa massa pesata sulla Luna, ha un peso di 1 Newton.
E' evidente che il Peso (m * g) cambia in quanto si passa dall'attrazione g=9.8m/s2 della terra a quella (di circa 1/6 e cioe' 1.6m/s2) della Luna.
