Massa
Tutti i corpi possiedono una proprietà intrinseca: la massa, che può
essere considerata semplicemente come la quantità di sostanza di un
corpo.
La massa si manifesta in due modi che possono essere misurati. Una quantità
misurabile è l'inerzia del corpo, cioè la
sua resistenza ad essere accelerato. L'altro attributo misurabile è la
gravitazione, che si manifesta quando il corpo si trova in un campo
gravitazionale. Poiché l'uomo vive nel campo di gravità della Terra spesso i
concetti di massa e peso vengono confusi; il peso è la forza
di gravità che agisce su un corpo e varia in funzione dell'intensità di
tale forza (ad esempio lo stesso corpo pesa più sulla Terra che sulla Luna),
mentre la massa resta costante.
Maggiore è la massa di un corpo e
maggiore è la sua resistenza all'accelerazione.
In altre parole, quando la stessa forza è applicata a due corpi differenti,
quello che ha massa maggiore acquista una accelerazione minore. Questo fatto è
rappresentato dalla seconda legge della dinamica di Newton,
f = ma
(vedi leggi del moto), dove f è la
risultante delle forze applicate, m la massa del corpo ed a l'accelerazione
acquistata.
La forza di gravità che agisce su un corpo è proporzionale alla sua
massa.
La relazione è rappresentata dalla formula
f = mg
dove g rappresenta il valore locale della accelerazione di gravità. Questa
legge significa che le masse di due oggetti sulla superficie della Terra possono
essere confrontate usando una bilancia a due bracci. Significa anche che l'accelerazione
che un corpo acquista per effetto della gravità non dipende dalla massa del
corpo.
Nella meccanica classica i due attributi della massa di cui sopra sono
considerati di solito in termini di due leggi separate del moto e della
gravitazione. Nella fisica moderna, tuttavia, la massa inerziale e quella
gravitazionale coincidono. Cioè, la teoria della gravitazione di Albert
Einstein (v. relatività) sostituisce questi concetti di massa con il
concetto di una massa che influenza la curvatura del continuo spazio tempo. In
effetti, quando la velocità di un corpo diventa non trascurabile rispetto a
quella della luce, la seconda legge di Newton non è più applicabile. La teoria
della relatività di Einstein prevede che la massa aumenti quando si raggiungono
velocità di tale ordine di grandezza.
Un'altra conseguenza della relatività è che la massa e l'energia sono
equivalenti e possono essere convertite l'una nell'altra. Nella famosa relazione
di Einstein
E = mc²
E è l'energia equivalente della massa m moltiplicata per il quadrato di c.
La massa di un corpo può essere misurata in funzione della accelerazione
acquistata, ma questo in pratica risulta difficile. La prassi comune è
esprimere la massa in termini del peso nel campo gravitazionale locale. Nel
sistema internazionale di unità (v. unità di misura) il chilogrammo
massa (Kg) è l'unità base della massa. Il chilogrammo campione - l'ultimo
campione fisico rimasto per le unità fondamentali - è un cilindro di
platino-iridio conservato al Pavillon de Breteuil, sede del Bureau
International des Poids et Mésures in Sèvres, presso Parigi (vedi anche
pesi e misure).
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