LA MASSA

Che cos'è la massa?

Possiamo avere due definizioni principali di massa: in termini generali possiamo definire la massa di un corpo come la quantità di materia che lo compone. In termini fisici invece si definisce massa di un corpo il rapporto tra la forza ad esso applicata e l'accelerazione che di conseguenza subisce: rappresenta quindi l'inerzia che il corpo ha nel "mettersi in moto" (massa inerziale). Però potremmo dare anche un'altra definizione della massa, cioè attraverso il campo di forze d'attrazione che essa crea nello spazio circostante, rifacendoci alla terza legge di Newton della gravitazione universale della quale parleremo più avanti.

I vari tipi di massa

Esistono due tipi di massa, la cui definizione viene ricondotta a due differenti principi della fisica. Il primo tipo è la massa inerziale, già presentata sopra, mentre il secondo tipo di massa è quella gravitazionale, anche questa già accennata nel precedente paragrafo. La massa inerziale è definita in base alla seconda legge di Newton (F = ma) come la costante di proporzionalità tra la forza applicata ad un corpo e l'accelerazione che esso acquista per effetto di tale forza. Essa esprime quindi l'inerzia di un corpo, cioè una forma di "resistenza" che il corpo esercita sull'azione di forze che possono mutare il suo stato dinamico. Il secondo tipo di massa, cioè quella gravitazionale, è appunto definita in base alla terza legge di Newton (F = GmM/R²) che afferma che due corpi si attraggono con una forza direttamente proporzionale alle loro rispettive masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. Questa legge si applica sia al moto dei pianeti (e costituisce la giustificazione teorica delle leggi che regolano il moto planetario), sia ad un corpo in caduta libera sulla superficie terrestre. 

Per ogni corpo, la massa gravitazionale coincide con quella inerziale, e l'equivalenza tra le due masse diventa di estrema importanza nella teoria della relatività generale formulata da Albert Einstein (E = mc²) Un contenuto fondamentale della teoria della relatività è anche l'equivalenza tra massa ed energia, che non ha conseguenze nell'ambito della fisica classica ma diventa molto importante nell'ambito della fisica moderna.

Massa e peso

Nel linguaggio comune ci si può facilmente confondere tra massa e peso; dal punto di vista pratico questo non comporta grosse differenze, ma dal punto di vista scientifico bisogna chiarire la differenza tra i due termini.

Quando ci spostiamo sulla superficie terrestre oppure saliamo a pochi chilometri d'altezza possiamo verificare che il nostro peso si mantiene costante, quindi se non ci spostiamo di molto la forza peso varia di poco. Se invece potessimo allontanarci molto dalla terra vedremmo che le cose cambiano molto più drasticamente. Per esempio sui vari pianeti del sistema solare i valori della forza peso sarebbero via via diversi. Invece nonostante i vari spostamenti la massa del nostro corpo (vale a dire la quantità di materia che lo costituisce) rimarrebbe invariata. Possiamo concludere che la massa è invariabile a differenza del peso che dipende dall'attrazione gravitazionale del luogo in cui ci si trova. Ed è per questa ragione che come campione di misura fondamentale si è scelta la massa, misurata in chilogrammi, anziché il peso, misurato in newton.

L'unità di misura: il chilogrammo

Quando fu creato il sistema metrico, il chilogrammo fu definito come la massa di un decimetro cubo di acqua distillata alla temperatura di 4 °C. Questa definizione risultò tuttavia imprecisa a causa dell'impossibilità pratica di disporre di acqua sufficientemente pura; di conseguenza, nel 1889, si assunse come campione principale di massa un cilindro di platino-iridio.