Che cos’è la massa? Quanta massa ha un corpo?

La bilancia è corredata da una “massiera”, costituita da masse campione che possono andare da alcune frazioni di grammo a qualche centinaio di grammi ( a ). Si pone su uno dei due piatti l’oggetto di cui si vuole misurare la massa; i due piatti si sbilanciano, uno sale e l’altro scende ( b ); per far tornare i piatti alla stessa altezza, in equilibrio, bisogna mettere sul piatto che si trova più in alto le masse campione necessarie ( c ). Addizionando le misure delle varie masse campione usate, si misura la massa dell’oggetto ( d ).

Qualsiasi oggetto sulla Terra o nelle sue vicinanze ne viene “attratto” da una forza, detta forza di gravità. Il peso di un corpo è la misura di tale forza. Se il corpo si trovasse, per esempio, sulla Luna, il suo peso cambierebbe, perché sulla Luna la forza di gravità è di circa sei volte inferiore alla forza di gravità presente sulla Terra. La massa del corpo, invece, non cambierebbe: è la stessa ovunque. Il peso di un corpo cambia addirittura in luoghi diversi sulla Terra, anche se di poco: al Polo Nord pesa di più che all’Equatore perché la Terra è leggermente schiacciata ai Poli e più il corpo è vicino al centro della Terra e più pesa, perché maggiore è la forza di gravità ( 2 ). L’unità di misura del peso nel Sistema Internazionale è il newton (N), ma si usa anche il kilogrammo-peso (kg-peso). 1 newton vale 102 grammi, quindi circa un ettogrammo-peso.

Lo strumento che si usa per il peso è il dinamometro ( a ), che funziona grazie all’allungamento di una molla a cui si aggancia il corpo da pesare. L’allungamento fornisce il peso del corpo, che si legge su una scala graduata in modo opportuno. La maggior parte delle bilance, quelle che si usano a casa ( b ) o che vedi nei negozi ( c ), sono in realtà dei dinamometri. E lo sono anche quelle elettroniche: in esse un circuito elettronico traduce la deformazione della molla in numero di grammi e lo scrive su un visualizzatore. Nella bilancia pesa persone ( d ) la molla interna si comprime quando si sale sulla pedana e si deforma: l’entità della deformazione viene tradotta in kilogrammi.

L’illustrazione della figura 3 si riferisce a un esperimento con due tipi diversi di materia, cioè due diverse sostanze: 1 litro di acqua e 1 litro di olio, all’interno di due bottiglie uguali, sono confrontati su una bilancia a due bracci. È evidente che lo stesso volume di olio ha una massa minore di quella dell’acqua: il piatto su cui è posto l’olio, infatti, sale. Si può allora dire che: volumi uguali di sostanze diverse hanno diversa massa. Sulla bilancia di figura 4 sono ora confrontati 100 grammi di acqua e 100 grammi di olio, posti in cilindri graduati uguali. Si osserva che il volume dell’olio è maggiore di quello della stessa massa di acqua. Si può perciò dire che: masse uguali di sostanze diverse hanno volumi diversi. La quantità di materia contenuta in 1 litro di olio è minore di quella contenuta in un litro di acqua: questa proprietà della materia è la densità.

Hanno densità maggiore di 1 le sostanze per le quali 1 dm3 ha massa maggiore di 1 kg; hanno densità minore di 1 quelle sostanze per le quali 1 dm3 ha massa minore di 1 kg. La tabella rappresenta anche i pesi specifici delle stesse sostanze sulla Terra. È importante notare la temperatura di riferimento alla quale è stata misurata la densità delle varie sostanze. La temperatura è infatti un fattore che può far cambiare la densità. Come vedi, i solidi hanno in gran parte densità maggiori di quelle dell’acqua; fanno eccezione il ghiaccio ( 5 ), che è acqua solida, e alcuni legni. Tra i liquidi spiccano il mercurio e la gli- cerina, con densità maggiori dell’acqua.