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Una forza fondamentale: il peso
Il peso è una forza a cui sono soggetti tutti i corpi, che dipende solo dalla loro massa. Il peso è un
vettore sempre diretto verticalmente verso il basso il cui punto di applicazione, detto baricentro,
dipende dalla forma e dalla distribuzione della massa. Sebbene nel linguaggio di tutti i giorni si dica
che ad esempio “...Sandra pesa 48 chili...”, il peso è una forza e come tale viene misurato in newton
(N). La massa di un corpo, invece, misura la quantità di materia in esso contenuta, si misura in
kilogrammi (kg) ed è una delle grandezze fondamentali del Sistema Internazionale di unità di
misura (SI). Per calcolare il peso P di un corpo basta moltiplicarne la massa m per una costante –
N
indicata con g – pari a 9,8
. Questa costante esprime il peso di un oggetto avente per massa 1 kg.
kg
N
N
Quindi: P = m ⋅ g = m ⋅ 9,8 . Un ferro da stiro di massa 2 kg pesa P = 2 kg · 9,8
= 19,6 N.
kg
kg
P
Per ottenere la massa di un corpo di cui sia noto il peso si applica la formula inversa: m =
.
9,8
L’origine della forza peso
La forza peso è dovuta al fatto che ogni corpo nell’Universo attrae a sé ogni altro corpo con una
forza chiamata gravità o forza gravitazionale. Questa forza è molto debole e ha effetti osservabili
solo quando i corpi in gioco sono grandi come stelle e pianeti. Ecco quindi che la Terra attira a sé
tutti gli oggetti posti in vicinanza della sua superficie determinando così il loro peso. Il fattore 9,8
N
dipende proprio dal fatto che siamo sulla superficie della Terra; in prossimità di un altro corpo
kg
celeste questo fattore cambia perché dipende dalla massa del corpo e dal suo raggio. Per esempio,
sulla Luna (che ha una massa circa 80 volte minore di quella terrestre ed un diametro tre volte e
N
mezzo più piccolo) la formula per il calcolo del peso diventa P = m ⋅ 1,62 . Questo significa che
kg
una ragazza di 48 kg portata sulla Luna, avrà ancora una massa di 48 kg, ma sarà attratta verso il
N
basso da una forza peso P = 48 kg ⋅ 1,62 = 77,76 N .
kg
Problema svolto – Peso di un oggetto con accelerazione di gravità diversa da quella terrestre
Le comuni bilance pesapersone che si trovano quasi in ogni casa sono sostanzialmente dei dinamometri la
cui scala è tarata direttamente in kg anziché in newton. Che valore leggerebbe un astronauta di 80 kg che
salisse sopra una di tali bilance sulla superficie lunare?
Scriviamo i dati del problema
La massa dell’astronauta è di 80 kg, inoltre – poiché ci troviamo sulla Luna – il fattore per cui bisogna
moltiplicare la massa per ottenere il peso vale 1,6 N/kg.
Analisi e soluzione
Poiché il peso di uno stesso corpo, passando dalla Terra alla Luna, risulta ridotto di un fattore
N
80kg
kg
= 6,125 anche la lettura della bilancia sarà ridotta dello stesso fattore:
= 13,06 kg
N
6,125
1,6
kg
9,8
Verifiche di comprensione
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Su quali corpi agisce la forza peso?
Perché un qualsiasi oggetto lasciato libero a mezz’aria cade a terra?
In quale classe di grandezze fisiche rientra il peso?
Da cosa dipende il peso di un corpo?
Il peso è un vettore o uno scalare?
Quali sono la direzione e il verso del peso di un corpo?
La direzione e il verso del peso sono gli stessi per tutti i corpi?
In quali unità del SI viene misurato il peso?
Cosa misura la massa di un corpo?
Come si calcola il peso di un corpo?
Come si calcola la massa di un corpo noto il suo peso?
Qual’è l’origine della forza peso?
Il peso di un corpo ha lo stesso valore in ogni punto dell’Universo?
Come si calcola il peso di un corpo sulla superficie lunare?
La massa di un corpo ha lo stesso valore in ogni punto dell’Universo?
Verifiche di conoscenza
1. Un sacchetto di arance:
a. pesa 2 kg
b. pesa 19,6 N
c. ha una massa di 19,6 N
2. Un oggetto portato sulla Luna
a. ha una massa più piccola di quella che aveva sulla Terra
b. ha lo stesso peso che aveva sulla Terra
c. ha la stessa massa che aveva sulla Terra
3. La ... peso è sempre diretta ... verso ...
4. Il peso del corpo A sulla Terra è uguale al peso del corpo B sulla Luna:
a. i due corpi hanno la stessa massa
b. Il corpo B ha una massa maggiore di A
c. Il corpo A ha una massa maggiore di B
5. Una sonda spaziale di massa 1200 kg viene lanciata nello spazio esterno al sistema solare, così
lontana da non sentire praticamente più l’effetto della gravità del Sole o dei pianeti. Quanto
valgono in questa situazione la sua massa ed il suo peso?
6. Due cilindri di acciaio hanno l’uno un peso doppio dell’altro e vengono portati sulla superficie
lunare. È ancora vero che il peso di uno è doppio del peso dell’altro?
7. Completare la seguente tabella sulle differenze tra massa e peso:
L’unità di misura della massa è il kg
Il peso è sempre diretto verso il basso
Il peso è una forza
La massa di un corpo è la stessa sulla Terra e
sulla Luna
Problemi
1. Quanto vale e come è diretta la forza peso di un blocco metallico di massa 30 kg ?
2. Quanto vale la massa di un ragazzo avente il peso di 519,4 N?
3. Quanto vale sulla Terra il peso di un ragazzo di 55 kg? E sulla Luna? E quale dovrebbe
essere la massa di un corpo avente sulla Terra lo stesso peso che il ragazzo ha sulla Luna?