Conversione delle unità di massa

Che cos'e la massa?

La massa e la grandezza fisica legata alla resistenza che un oggetto offre al cambiamento del proprio stato di movimento, ossia all'inerzia. Nella meccanica classica, la relazione tra la forza netta applicata a un oggetto e l'accelerazione prodotta si esprime con l'uguaglianza F = m·a.

Applicando la stessa forza, un oggetto con massa maggiore acquisisce un'accelerazione minore. Per questo la massa non esprime solo, in senso quotidiano, la quantità di materia contenuta in un oggetto, ma svolge un ruolo fondamentale nelle equazioni del moto.

La massa e una grandezza scalare. Non ha direzione e il suo simbolo dimensionale di base nel sistema SI e la lettera M.

La differenza tra massa e peso

Massa e peso non sono la stessa grandezza fisica. La massa e una proprieta dell'oggetto e si esprime in chilogrammi. Il peso, invece, e la forza che l'oggetto subisce in un campo gravitazionale e si misura in newton.

La relazione semplificata del peso si scrive W = m·g, dove W rappresenta la forza peso, m la massa e g l'accelerazione di gravita locale.

La massa di un oggetto rimane approssimativamente uguale sulla Terra e sulla Luna; tuttavia, il suo peso varia perché l'accelerazione di gravita locale e diversa. Per questo, nell'uso scientifico, il chilogrammo e un'unità di massa e non di peso.

Nel linguaggio quotidiano, poiche il risultato del pesare qualcosa e espresso in chilogrammi, le parole 'peso' e 'massa' vengono spesso usate in modo intercambiabile. Lo strumento di misura in realta rileva l'effetto di una forza, ma e calibrato per mostrare il risultato in unità di massa.

Per maggiori informazioni sull'unità Chilogrammo, consulta la pagina informativa di Chilogrammo.

Perché il chilogrammo e l'unità di base del SI per la massa?

Nel Sistema Internazionale di Unità, l'unità di base della massa e il chilogrammo. Tra le unità di base del SI, il chilogrammo e l'unica il cui nome include un prefisso.

La parola grammo ha svolto storicamente un ruolo importante nelle prime definizioni di massa del sistema metrico. Ma con l'affermarsi dei campioni pratici, il chilogrammo e diventato il riferimento fondamentale.

Attualmente, il chilogrammo non e più definito dalla massa di un cilindro metallico fisico, ma a partire dal valore numerico fissato della costante di Planck. La relazione di questa definizione con la bilancia di Kibble e le misurazioni elettriche e esaminata in dettaglio nella pagina informativa dedicata al chilogrammo.

Le unità metriche di massa

Le unità metriche di massa si costruiscono a partire dal chilogrammo, dal grammo e dai prefissi del SI che vi si aggiungono. Un grammo equivale a 0,001 chilogrammi, un milligrammo a 0,001 grammi e un microgrammo a 0,001 milligrammi.

Per masse grandi si usa la tonnellata. Una tonnellata metrica equivale esattamente a 1000 chilogrammi. Il simbolo della tonnellata, il cui uso accanto al SI e accettato, e la lettera minuscola t.

L'unità adeguata viene scelta in base alla grandezza della massa misurata. La massa di una persona o di un prodotto puo essere espressa in chilogrammi, il contenuto di un alimento in grammi, il principio attivo di un farmaco in milligrammi o microgrammi, e il carico di un veicolo in tonnellate.

La relazione tra libbra, oncia e chilogrammo

La libbra e l'oncia sono unità di massa usate nei sistemi di misura tradizionali britannico e statunitense. La libbra avoirdupois internazionale equivale esattamente a 0,45359237 chilogrammi.

Una libbra avoirdupois si divide in 16 once. Pertanto, un'oncia equivale esattamente a 0,028349523125 chilogrammi, o 28,349523125 grammi.

La libbra usata per la massa e la libbra-forza (pound-force), un'unità di forza, sono grandezze diverse. La libbra esprime una massa, e la libbra-forza, una forza. Nei calcoli tecnici i simboli lb e lbf non devono essere confusi.

Come si misura la massa?

Per misurare la massa possono essere usate bilance a due piatti, bilance elettroniche, bilance analitiche, celle di carico e diversi sistemi di pesatura industriale di varie capacita.

Le bilance comparative confrontano la massa sconosciuta con masse campione tracciabili. Nelle bilance elettroniche, le celle di carico convertono la forza applicata in un segnale elettrico.

Nelle misurazioni ad alta precisione possono essere considerati fattori come la spinta dell'aria, l'accelerazione di gravita locale, la temperatura, l'umidita, le vibrazioni, gli effetti elettrostatici e la densita della massa campione.

Il collegamento dei campioni di massa con i sistemi di misura nazionali e internazionali si chiama tracciabilita metrologica. La catena di calibrazione permette di confrontare misurazioni effettuate in laboratori e aziende diverse.

La relazione tra densita, volume e massa

Tra massa, densita e volume esiste la relazione m = ρ·V. Qui, m rappresenta la massa, ρ la densita e V il volume.

Per uno stesso volume, la massa di due materiali diversi puo differire in base alla loro densita. Ad esempio, per lo stesso volume, l'acciaio e l'acqua non hanno la stessa massa.

Nel sistema SI, l'unità derivata di base della densita e il chilogrammo per metro cubo. Nelle applicazioni di laboratorio si usano anche abitualmente unità come il grammo per centimetro cubo o il grammo per millilitro.

L'incertezza nella misurazione della massa

Ogni misurazione reale comporta una certa incertezza. Il fatto che una bilancia mostri molte cifre sullo schermo non significa che tutte quelle cifre siano conosciute con la stessa precisione.

La risoluzione dello strumento, la ripetibilita, la non linearita, il campione di calibrazione, le condizioni ambientali e il metodo dell'utente possono contribuire all'incertezza della misurazione di massa.

Nei lavori scientifici e industriali, il risultato di una misurazione deve essere valutato insieme all'unità adeguata, al numero di cifre significative e alle informazioni sull'incertezza.

Come scegliere l'unità di massa adeguata?

Scegliere un'unità adatta alla grandezza dell'oggetto misurato rende il risultato più leggibile. La massa di una persona puo essere espressa in chilogrammi, il principio attivo di una compressa in milligrammi, e il carico di un camion in tonnellate.

Per masse molto piccole possono essere usate unità con prefisso del SI come il microgrammo, il nanogrammo e il picogrammo. Su scala atomica e molecolare, unità specifiche come l'unità di massa atomica unificata possono essere più pratiche.

Nell'eseguire una conversione di unità bisogna verificare non solo il valore numerico, ma anche se l'unità utilizzata esprime massa o forza.