Come Calcolare la Massa

Nella fisica classica, la massa identifica la quantità di materia presente in un determinato oggetto. Per materia si intende tutto ciò che è possibile toccare fisicamente, cioè che è dotato di una consistenza fisica, di peso ed è soggetto alle forze presenti in natura. Generalmente la massa è legata alle dimensioni di un oggetto, ma questa relazione non è sempre vera. Ad esempio, un palloncino potrebbe essere molto più grande di un altro oggetto, ma avere una massa notevolmente più piccola. Esistono diversi metodi per misurare questa grandezza fisica.

Metodo 1 di 3:
Calcolare la Massa Tramite Densità e Volume

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    Individua la densità dell'oggetto in esame. La densità di un oggetto o di una sostanza misura la concentrazione di materia presente in un'unità di volume. Ogni materiale o sostanza è dotato di una propria densità; puoi eseguire una semplice ricerca online oppure puoi consultare un manuale di fisica o di chimica per scoprire la densità del materiale di cui è costituito l'oggetto che stai studiando. L'unità di misura relativa alla densità è il chilogrammo per metro cubo (kg/m3) oppure il grammo per centimetro cubo (g/cm3).
    • Per convertire le misure di queste due unità, puoi usare questa uguaglianza: 1000 kg/m3 = 1 g/cm3.
    • La densità dei liquidi viene spesso misurata in chilogrammi per litro (kg/l) o in grammi per millilitro (g/ml). Queste due unità di misura sono equivalenti: 1 kg/l = 1 g/ml.
    • Ad esempio: il diamante ha una densità di 3,52 g/cm3.
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    Calcola il volume dell'oggetto in esame. Il volume identifica la quantità di spazio occupata da un oggetto. Il volume di un solido si misura in metri cubi (m3) o in centimetri cubi (cm3), mentre il volume dei liquidi si misura in litri (l) o in millilitri (ml). La formula per calcolare il volume di un oggetto dipende dalla sua forma fisica. Fai riferimento a questo articolo per calcolare il volume dei solidi geometrici più comuni.
    • Esprimi il volume usando la stessa unità di misura utilizzata per esprimere la densità.
    • Ad esempio: dato che la densità del diamante è espressa in g/cm3, il suo volume dovrebbe essere espresso in cm3. Ipotizziamo quindi che il volume del diamante che stiamo studiando sia di 5000 cm3.
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    Moltiplica il volume per la densità. Per individuare la massa di un oggetto, occorre moltiplicare la sua densità per il volume.[1] Durante questa operazione, poni molta attenzione alle unità di misura coinvolte per ottenere quella corretta con cui esprimere la massa (chilogrammi o grammi).
    • Ad esempio: abbiamo ipotizzato di avere un diamante del volume di 5000 cm3 con una densità di 3,52 g/cm3. Per calcolare la relativa massa, dobbiamo moltiplicare questi due valori ottenendo 5000 cm3 x 3,52 g/cm3 = 17.600 grammi.
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Metodo 2 di 3:
Calcolare la Massa in Altri Ambiti Scientifici

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    Determina la massa conoscendo la forza e l'accelerazione. La seconda legge di Newton, relativa alla dinamica, afferma che la forza è data dalla massa moltiplicata per l'accelerazione: F = ma. Se conosciamo la forza applicata a un oggetto e la relativa accelerazione, possiamo utilizzare la formula inversa per ricavare la massa cioè: m = F / a.
    • La forza si misura in N (newton). Un newton è definito anche come (kg * m)/ s2. L'accelerazione si misura in m/s2; quindi, quando andiamo a dividere la forza per l'accelerazione (F / a), le rispettive unità di misura si annullano esprimendo il risultato finale in chilogrammi (kg).[2]
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    Comprendi il significato di massa e peso. La massa definisce la quantità di materia presente in un determinato oggetto. La massa è una grandezza invariabile, cioè non si modifica in base a forze esterne a meno di non rimuovere una porzione o una parte dell'oggetto o di aggiungere altra materia. Il peso invece misura l'effetto prodotto dalla forza di gravità sulla massa di un oggetto. Spostando lo stesso oggetto in luoghi sottoposti a una forza di gravità differente (ad esempio dalla Terra alla Luna) il suo peso varierà di conseguenza, mentre la sua massa rimarrà inalterata.[3][4]
    • Si può quindi dedurre che un oggetto con una massa maggiore pesi di più di un oggetto con una massa minore, se esposto alla stessa forza di gravità.
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    Calcola la massa molare di un oggetto. Se sei alle prese con un problema di chimica, potresti incontrare il termine scientifico massa molare. Si tratta di un concetto relazionato con la massa che, anziché misurare quella di un oggetto, misura quella di una mole di una sostanza. Di seguito è esposto il metodo per calcolarla all'interno dei contesti più comuni:[5]
    • Massa molare di un elemento: in questo caso fai riferimento alla massa atomica dell'elemento o del composto in oggetto che desideri misurare. Questa grandezza viene espressa in "unità di massa atomica" (il simbolo è "u", ma a volte puoi trovarla espressa in "amu" dall'inglese "atomic mass units" o "uma" dalla traduzione letterale in italiano, ma si tratta di due unità di misura ormai obsolete). Moltiplica la massa molare per la costante di Avogadro, 1 g/mol, per esprimerla con l'unità di misura standard cioè "g/mol".
    • Massa molare di un composto: somma fra loro le masse atomiche di ogni atomo presente nel composto in modo da calcolare la "u" totale (unità di massa atomica totale) di una sua molecola. Al termine, moltiplicala per la costante di Avogadro, cioè 1 g/mol.
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Metodo 3 di 3:
Misurare la Massa con una Bilancia

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    Usa una bilancia da laboratorio dotata di tre pesi a cursore. Si tratta di uno strumento ampiamente utilizzato per calcolare la massa di un oggetto. Questa bilancia è dotata di tre aste di misurazione, su ognuna delle quali è montato un peso scorrevole.[6] Questi cursori permettono di spostare una massa specifica nota lungo le aste della bilancia e quindi di effettuare la misurazione.[7]
    • Questo tipo di bilancia non è influenzata dalla forza di gravità, quindi misura la massa reale di un determinato oggetto e non il suo peso. Questo perché il principio di funzionamento si basa sul confronto di una massa nota con una massa sconosciuta.
    • Il peso dell'asta centrale permette incrementi della misurazione di 100 g. L'asta inferiore consente un incremento di peso di 10 g, mentre il cursore dell'asta superiore permette una lettura compresa fra 0 e 10 g. Su tutte le aste di misurazione sono presenti degli intagli il cui scopo è quello di facilitare il posizionamento dei rispettivi cursori.
    • Utilizzando questo tipo di bilancia è possibile ottenere una misurazione della massa molto precisa. L'errore che si può compiere è di solo 0,06 g. Pensa al funzionamento di questa bilancia come a quello di un'altalena basculante.[8]
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    Posiziona ognuno dei tre cursori della bilancia all'estrema sinistra di ciascuna asta di misurazione. Devi eseguire questo passaggio quando il piatto dello strumento è ancora vuoto; in questo modo, la bilancia dovrebbe misurare una massa pari a zero grammi.
    • Se l'indicatore mobile della bilancia non è perfettamente allineato con quello fisso, significa che necessita di essere calibrata. Per farlo, devi agire sull'apposita vite di regolazione che dovresti trovare sotto al piatto, sulla parte sinistra.
    • Questo passaggio è obbligatorio perché occorre verificare che, quando il piatto è vuoto, la bilancia misuri una massa esattamente pari a 0,000 g. Avrai così la certezza che la misura della massa che desideri pesare sia precisa e accurata. Il peso del piatto della bilancia o del contenitore in cui andrà posizionato l'oggetto da pesare è denominato "tara", da cui deriva il nome dell'azione che abbiamo appena compiuto cioè "tarare" lo strumento di misura.
    • Anche il piatto della bilancia va calibrato correttamente prima di procedere agendo sulla relativa vite di regolazione posta esattamente sotto al piatto stesso. Anche in questo caso, la misura della bilancia dovrà essere pari a zero. Al termine, posiziona l'oggetto da pesare al centro del piatto della bilancia. Adesso, agendo sui cursori delle aste di misurazione, siamo pronti per scoprire la massa dell'oggetto in esame.
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    Sposta un solo cursore alla volta. Devi posizionare per primo quello da 100 g spostandolo verso destra lungo la relativa asta di misurazione. Continua a spostare il peso finché l'indicatore mobile della bilancia non scende al di sotto di quello fisso. Il numero indicato dalla posizione raggiunta dal primo cursore indica le centinaia di grammi. Ricorda di spostarlo di una sola tacca alla volta, in modo da avere una lettura accurata.
    • Ripeti il passaggio muovendo verso destra il cursore da 10 g. Anche in questo caso, continua finché l'indicatore mobile della bilancia non scende al di sotto di quello fisso. Il numero che contraddistingue la tacca che si trova immediatamente sulla sinistra del cursore rappresenta le decine di grammi.
    • L'asta di misurazione superiore della bilancia non presenta tacche di riferimento in cui posizionare il relativo cursore. In questo caso, il peso può assumere qualunque posizione su tutta la lunghezza dell'asta. I numeri in grassetto presenti sulla scala di misurazione dell'asta indicano i grammi, mentre le tacche intermedie, presenti fra singoli numeri della scala, indicano i decimi di grammo.
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    Calcola la massa. Giunti a questo punto, siamo pronti per calcolare la massa dell'oggetto in esame. Per farlo, occorre sommare fra loro i tre numeri misurati dai relativi cursori della bilancia.
    • Leggi il numero presente sulla scala di misurazione di ciascuna asta come se fosse un righello. Per farlo, fai riferimento alla tacca sinistra della scala che risulta più vicina al cursore.
    • Ad esempio, ipotizziamo di voler misurare la massa di una bibita in lattina. Se il cursore dell'asta di misurazione inferiore segna 70 g, quello centrale indica 300 g e quello superiore misura 3,34 g, significa che la lattina ha una massa complessiva di 373,34 g.
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Consigli

  • Il simbolo con cui si fa riferimento alla massa è "m" o "M".
  • Se conosci il volume e la densità di un oggetto, puoi calcolarne la massa utilizzando uno dei tanti siti web che offrono un servizio di questo tipo.[9][10]
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Avvertenze

  • Nei Paesi anglosassoni la massa viene normalmente misurata in chilogrammi (kg) o in libbre (lb), mentre negli Stati Uniti si utilizza la "stone" (st), che equivale a 14 libbre, ma in alcuni ambiti specifici della fisica (come ad esempio la fisica atomica o la chimica) si utilizzano altre unità di misura.[11]
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Categorie: Fisica

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