Se il tuo amico ti ha dato una tazza di ghiaccio solido e un altro ti ha dato una tazza di acqua liquida, quale è più pesante?
Il nostro istinto a volte è pensare che i solidi siano più pesanti, ma in realtà l'acqua liquida è più densa dell'acqua solida. Sapendo calcolare il peso dalla densità, possiamo vedere rapidamente che la tazza d'acqua è più pesante.
Cos'è la densità?
La densità di una sostanza ci dice quanto è compatta o estesa. Possiamo descrivere una densità di volume, densità di massa o qualsiasi altro tipo di densità.
Ad esempio, gli urbanisti spesso pensano a densità diverse, come la disponibilità di alloggi o negozi di alimentari, per capire dove costruire determinati edifici.
In generale, una densità è solitamente una quantità come la massa, divisa per un'area o un volume.
Una densità di peso descriverebbe quindi come il peso di un oggetto è distribuito in una certa area o volume. Più probabilmente, utilizzerai le densità di massa, poiché massa e peso sono correlati dall'accelerazione di gravità, che può cambiare a seconda di dove ti trovi sulla superficie della Terra (e ancora di più se sei su una diversa pianeta!).
Suggerimenti
La densità di un oggetto descrive quanto sia compatto o esteso. Una densità di peso descrive la distribuzione del peso dell'oggetto, in una certa area o volume.
Un esempio della formula della densità in chimica
Diciamo che il nostro laboratorio ha due composti: A e B. Il composto A è una palla che ha un volume di 30 cm3 e ha una massa di 50 g. Il composto B è un cubo perfetto con i lati di 6 cm e ha una densità di massa di 500 kg/m3. Qual è la densità del composto A e quale composto è più pesante?
Possiamo calcolare rapidamente la densità di massa del composto A:
\text{densità di A}=\frac{50\text{ g}}{30\text{ cm}^3}=1,667\text{ g/cm}^3
Ma per confrontare le densità di A e B, dobbiamo convertire la densità in modo che siano le stesse unità.
Per convertire da kg/m3 a g/cm3, dobbiamo usare le conversioni: 1 m3 = 1.000.000 cm3 e 1 kg = 1000 g. Pertanto, la densità di massa del composto B è 0,5 g/cm3. Ora possiamo semplicemente confrontare le densità di massa e notare che il composto B è meno denso del composto A.
Contabilità per il peso
Per rispondere a quale è più pesante, dobbiamo calcolare il peso di ciascun composto dalla sua massa e dall'accelerazione di gravità. Conosciamo la massa del composto A, che è 0,05 kg, quindi il suo peso in newton è 0,05 kg × 9,8 m/s2= 0,49 N.
Ma per il composto B, dobbiamo calcolare il volume che occupa, quindi è la massa dalla densità di massa. Possiamo calcolare il volume del composto B perché è un cubo perfetto: il volume è (6 cm)3 = 216 cm3.
Il peso del composto B è il volume moltiplicato per la densità: 216 cm3 volte 0,5 g/cm3, o 108 g. Il peso è quindi 0,108 kg volte 9,8 m/s2, o 1,07 N.
La differenza tra massa e peso
Il peso è la quantità che descrive la forza di gravità su un oggetto a causa della sua massa e dell'accelerazione di gravità locale. Pertanto, il peso di un oggetto può cambiare se lo si sposta da una valle alla cima di un'alta montagna, perché l'accelerazione di gravità diminuisce man mano che ci si allontana dal nucleo terrestre.
La massa, tuttavia, può cambiare solo se l'oggetto viene modificato fisicamente e parte della sua materia viene rimossa.
È importante ricordare la differenza tra massa e peso.