La differenza tra Massa e Peso

Spesso, nell’uso quotidiano, massa e peso vengono confuse pensando si tratti della stessa grandezza. In realtà si tratta di due concetti molto diversi.

La massa, infatti, è una grandezza fondamentale del Sistema Internazionale definita come la quantità di materia che caratterizza un corpo o, meglio, secondo la fisica, la misura dell’inerzia di un corpo, cioè della resistenza che esso oppone a qualsiasi variazione del suo stato di quiete o di moto.

Parliamo, quindi, di una grandezza scalare, ossia che non viene influenzata da fattori esterni. La massa si misura in chilogrammi.

Il peso, invece, è una grandezza derivata del Sistema Internazionale e indica, precisamente, la forza con cui un corpo viene attratto da un altro corpo di riferimento, nel caso dei corpi attratti dalla terra verso il suo centro si parla di forza di gravità.

Sarebbe più corretto, dunque, parlare di forza-peso, quindi siamo di fronte, in questo caso, a una grandezza vettoriale che è proporzionale alla massa del corpo e si misura in Newton.

Precisamente la forza peso si calcola moltiplicando la massa di un corpo per l’accelerazione di gravità.

Il peso, quindi, a differenza della massa, non è una grandezza intrinseca di un corpo che resta sempre uguale a se stessa, 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 diversa è l’accelerazione di gravità, mentre la massa rimane invariata.

Anche sulla superficie terrestre ci sono leggere differenze nell’accelerazione di gravità poiché essa 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.

Per comodità, mediamente per un corpo qualunque posto a livello del mare e a 45° di latitudine, la forza di gravità viene determinata in 9.8 m/s2.

Qual'è la differenza tra massa e peso spiegata con un VIDEO

Questo video ad esempio mira a stimolare la differenza tra massa e peso chiedendo alle persone 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.

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. Prende il nome da Isaac Newton che, per primo, ne ha parlato nei sui studi sulla meccanica classica.
Si tratta di una unità derivata, perché si calcola sempre a partire da altre grandezze.

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.

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.

Si tiene conto che, sulla superficie terreste, 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 il peso o la massa ?

Le bilance, generalmente, misurano la forza peso ma, poiché l’accelerazione di gravità è considerata una costante, per consuetudine e per semplificazione, si parla di peso e si esprime in chilogrammi.

Come spiega il fisico FRANCO FABBRI : 

"Misuriamo il nostro peso, o in altre parole la forza che il nostro corpo esercita sul piatto della bilancia, forza che è dovuta all'attrazione gravitazionale e che dipende dalla nostra massa e da quella del globo terrestre. Se potessimo andare con la nostra bilancia sulla superficie della luna, potremmo avere la beata illusione di un rapido dimagrimento!! La nostra bilancia sulla luna misura un peso molto inferiore .... peccato che la nostra massa non è affatto cambiata !!"

Come si calcola la massa di un oggetto

Abbiamo visto che la massa indica la quantità di materia presente in un determinato corpo. Essa, dunque, non dipende dalle dimensioni del corpo: un palloncino può avere una massa molto minore di quella di una sfera più piccola fatta, ad esempio, di marmo.

Ma quindi, come si determina la massa di un corpo?

In realtà esistono diversi metodi.

Uno di questi consiste nell’individuare densità e volume dell’oggetto in esame e moltiplicarli per ottenere il valore della massa.

Innanzitutto, dunque, occorre determinare la densità del corpo in esame tenendo presente che ogni sostanza ha una sua propria densità quindi sarà sufficiente 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.

In secondo luogo si procederà a calcolare il volume dell’oggetto. Ovviamente sarà più semplice nel caso di forme di base come il cubo, il cui volume è il lato al cubo. Se, invece, abbiamo una forma più complessa, aiuterà ridurla in forme elementari di cui calcolare il volume per poi sommarlo.

A questo punto la massa è data dalla moltiplicazione della densità per il volume. Si può dunque verificare che si tratti di una proprietà intrinseca dell’oggetto, che non dipende da nessun altro fattore esterno.

Data la seconda legge dalla dinamica di Newton, da cui deriva anche la formula per il calcolo del peso che abbiamo visto prima, si può ricavare il valore della massa seguendo un altro procedimento.

Questa legge, infatti, determinata che la forza è data dalla massa per l’accelerazione (nel caso del peso, parliamo di accelerazione gravità). Conoscendo, dunque, l’accelerazione e la forza, possiamo dividere la seconda grandezza per la prima e otterremo la massa con questa formula: m=F/a.

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.

Lo stesso principio è adottato dalle bilance a due piatti utilizzate con i pesi campione, ma l’utilizzo della bilancia con pesi a cursore permette sicuramente una misurazione più precisa e accurata.

Come trasformare la massa in peso

Conoscendo la massa di un oggetto si può calcolare il suo peso con 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 che abbiamo visto in precedenza, e avremo il peso corrispondente.

Ad esempio un oggetto che abbia una massa di 2 chilogrammi, o di 2000 grammi, avrà un peso di 19,6 N.

Si tratta di un metodo sicuro ed affidabile per misurare il peso di un oggetto senza bilancia.