Massa e peso sono facili da confondere. La differenza è più di qualcosa che affligge gli studenti a fare i compiti: è in prima linea nella scienza. Puoi aiutare i bambini a capirlo esaminando le unità e discutendo la gravità, da dove proviene la massa e come la massa e il peso agiscono in diverse situazioni.

Massa contro peso

Una differenza importante tra massa e il peso è che il peso è una forza mentre la massa non lo è. Il peso si riferisce specificamente alla gravità della forza applicata a un oggetto. La massa riflette la quantità di materia (cioè elettroni, protoni e neutroni) che contiene un oggetto. Possiamo posizionare una scala sulla luna e pesare un oggetto lì. Il peso sarà diverso perché la forza di gravità è diversa. Ma la massa sarà la stessa.

Unità per massa e peso

Negli Stati Uniti, le bilance domestiche e commerciali misurano il peso in sterline, una misura della forza, mentre in quasi tutti gli altri paesi nel mondo, le scale misurano in unità metriche, come grammi o chilogrammi (1.000 grammi). Anche se potresti dire che qualcosa "pesa" 10 chilogrammi, in realtà stai parlando della sua massa, non del peso. Nella scienza, il peso è misurato in Newton, l'unità di forza, ma questo non è usato nella vita di ogni giorno.

Peso: Forza dovuta alla gravità

Il peso è la forza con cui agisce la gravità un oggetto. Per convertire tra massa e peso, si utilizza il valore per l'accelerazione gravitazionale g = 9,81 metri al secondo al quadrato. Per calcolare il peso, W, in Newton, moltiplichi la massa, m, in chilogrammi per g: W = mg. Per ottenere massa da peso, dividi il peso per g: m = W /g. Una scala metrica usa quell'equazione per darti una massa, sebbene i meccanismi interni della scala rispondano alla forza.

Con i bambini, è utile parlare di peso su un altro pianeta, sulla luna o su un asteroide. il valore di g è diverso, ma il principio è lo stesso. Tuttavia, le formule si applicano solo vicino alla superficie, dove l'accelerazione gravitazionale non cambia molto con la posizione. Lontano dalla superficie, è necessario utilizzare la formula di Newton per la forza gravitazionale tra due oggetti distanti. Tuttavia, non ci riferiamo a questa forza come peso.

Le leggi del moto di Newton

La prima legge del moto di Newton afferma che gli oggetti a riposo tendono a stare a riposo, mentre gli oggetti in movimento tendono rimanere in movimento. La seconda legge di Newton afferma che l'accelerazione, a, di un oggetto è uguale alla forza netta su di esso, F, divisa per la sua massa: a = F /m. Un'accelerazione è un cambiamento di movimento, quindi per modificare lo stato di movimento di un oggetto si applica una forza. L'inerzia, o la massa, di un oggetto resiste al cambiamento.

Gravitazionale contro massa inerziale

Poiché l'accelerazione è una proprietà del movimento, non importa, puoi misurarla senza preoccuparti della forza o della massa . Supponiamo di applicare una forza meccanica nota su un oggetto, di misurare la sua accelerazione e di calcolare la sua massa. Questa è la massa inerziale dell'oggetto. Quindi organizzi una situazione in cui l'unica forza sull'oggetto è la gravità, e di nuovo misura la sua accelerazione e calcola la sua massa. Questa è chiamata massa gravitazionale dell'oggetto. I fisici si sono chiesti a lungo se la massa gravitazionale e quella inerziale fossero veramente identiche. L'idea che siano identici è chiamata il principio di equivalenza e ha importanti conseguenze per le leggi della fisica. Per centinaia di anni, i fisici hanno eseguito esperimenti sensibili per testare il principio di equivalenza. A partire dal 2008, i migliori esperimenti lo avevano confermato in una parte su 10 trilioni.