Come si trova la massa in fisica? Come si calcola? Questa, è una delle richieste dei problemi più spesso ripetute, data la sua presenza in quasi tutti gli argomenti trattati da un corso scientifico.
La formula per calcolare la massa in fisica è molto semplice, ma vediamo quelle che sono le possibili forme che si possono presentare; accompagnando le definizioni con anche alcuni esempi utili al fine del chiarimento della teoria.
Indice
Qual è la definizione fisica di massa?
La massa è una quantità adimensionale che rappresenta la quantità di materia in una particella o oggetto. L’unità standard della massa utilizzata dal Sistema Internazionale di Misura (SI) è il kilogrammo (kg).
Calcolare la massa conoscendo Forza ed Accelerazione
La formula per calcolare la massa, sapendo forza ed accelerazione, deriva dalla seguente equazione di tipo banale:
che dimensionalmente equivale a:
La cui formula inversa sarà:
Quello che questa formula ci dice è che una forza applicata sarà tanto più grande quanto l’accelerazione del corpo che la imprime avrà una massa maggiore.
Questo significa dire che tra una forza e la massa sussiste un fattore di proporzionalità diretta, per cui:
Esercizio massa con forza ed accelerazione
Su di un corpo viene esercitata una forza di 50N facendolo accelerare di 8 metri al secondo. Calcolare la massa:
La prima cosa da fare è portare i termini nelle stesse unità di misura. Per praticità riscriviamo solo i dati e l’incognita del problema.
Portiamo tutti i termini alle stesse unità di misura:
Applichiamo la formula della teoria per calcolare la massa:
A questo punto l’esercizio può ritenersi concluso e non sarà necessario fare altri calcoli.
Calcolare la massa conoscendo Densità e Volume
La densità è un parametro fisico molto importante che fornisce informazioni sulla massa di un campione (in generale di un corpo) divisa per il suo volume (quindi il volume che il campione occupa nello spazio).
Anche in questo caso, la formula per calcolare la massa deriva proprio dalla definizione di densità ed è banale:
la cui formula inversa è:
Dimensionalmente, la densità non è altro che:
Quello che questa formula ci dice è un’informazione molto importante, perché ci permette di capire quale corpo, a parità di volume, risulterà essere più “pesante” (più correttamente detto: quale corpo a parità di volume avrà una massa maggiore.
Esercizio massa con Densità e Volume
Hai cubetto di legno dal volume di 20 cm3, calcolare la sua massa conoscendo la densità specifica del materiale.
Come prima, riscriviamo soltanto i dati e l’incognita:
Controlliamo che le unità di misura coincidano. In questo caso, le unità di misura sono le stesse e possiamo procedere al calcolo finale:
E se le unità non fossero state le stesse? Come si fa la conversione? Immaginiamo, ad esempio che il volume venga assegnato in metri cubi, anziché centimetri cubi.
A questo punto è facile capire come una conversione funzioni, quindi, dovrebbe risultare immediato capire come passare da metri cubi a centimetri cubi.
Come si calcola la massa con l’Energia Cinetica?
Andando ora ad analizzare la formula dell’energia cinetica, anche qui la massa è da subito esplicitata, motivo per cui sarà sufficiente fare la formula inversa ed esplicitare “m”.
Formula energia cinetica:
dimensionalmente vale:
Formula inversa:
Questa equazione ci permette di capire il concetto di energia in funzione della velocità. In particolare ci dice che: l’energia di un corpo è direttamente proporzionale alla massa e al quadrato della velocità, il tutto moltiplicato per un fattore di 1/2.
La definizione risulta perciò essere: Un corpo possiede energia causata dal proprio moto; questa energia è l’energia cinetica. Quanto più alta è la velocità, tanto più grande sarà la sua energia cinetica.
Esercizio massa con energica cinetica
Un proiettile di un cecchino, che viene sparato alla velocità di 854 m/s, possiede un’energia cinetica pari a 3.586 J. Calcolare la massa del proiettile.
I dati dell’esercizio sono perciò:
Come prima, una delle prime cose da fare è controllare se le unità di misura siano correttamente espresse. In questo caso non ci sono discordanze e si può procedere al calcolo finale utilizzando la formula appresa dalla teoria.
Come si calcola la massa conoscendo l’Energia Potenziale?
L’energia potenziale gravitazionale è una delle due forme di energia che costituiscono la legge della conservazione dell’energia meccanica:
L’equazione dell’energia potenziale:
dimensionalmente vale:
Per cui, facendo la formula inversa, giungiamo a tale risultato::
L’energia potenziale gravitazionale è un’importante equazione che ci mostra la correlazione tra l’accelerazione di un corpo (in questo caso espressa come accelerazione gravitazionale g), la massa e l’altezza dalla quale il corpo è in precipitazione.
Esercizi massa con energia potenziale
Un sasso viene lanciato dall’altezza di 5 metri dal suolo. È nota l’energia potenziale che vale 7.320 J e l’accelerazione (g) che vale 9,81 m/s2. Calcolare la massa.
Per praticità riscriviamo solamente i dati:
Come qualsiasi esercizio, la prima cosa a cui bisogna fare attenzione è se le unità di misura dei vari termini sono le stesse. In questo caso corrispondono e possiamo procedere con il calcolo del risultato finale:
Come si calcola la massa di un Pianeta?
Qualora il nostro interesse fosse quello di calcolare la massa di un pianeta, sarebbe meglio approfondire la questione con un articolo dedicato: Come si calcola la massa di un pianeta?
Se cerchi definizioni di testo, seguendo questo link troverai quello di cui hai bisogno: Mass – Wikipedia
Questo articolo vuole mostrare semplicemente quelli che sono i mezzi per giungere nella formulazione di un’equazione matematica la cui incognita è la massa.
Questo non è il principale vertice del sito, il quale tratta argomenti molto più vasti e complessi di semplici lezioni. Nulla di quanto trattato su questo sito viene dato per impossibile comprensione per il lettore, il quale viene accompagnato in ogni passaggio al fine di rendere chiara la spiegazione per anche chi non conosce determinati termini scientifici.
Ti consiglio di leggerti alcune delle curiosità che puoi trovare su questo blog. Non ne rimarrai deluso:
