Se conosci il suo volume e la sua densità, puoi determinare il peso di un oggetto di plastica senza pesarlo.Pesoè spesso usato in modo intercambiabile conmassanel linguaggio di tutti i giorni ma in realtà sono diversi.Massaè la quantità di materia in un oggetto ed è la resistenza di un oggetto all'accelerazione.
La massa è costante indipendentemente dalla sua posizione, quindi un astronauta con una massa di 100 kg sulla Terra ha la stessa massa sulla luna.Peso, invece, è la forza su una massa sotto l'influenza della gravità ed è data dalla relazione:
\text{peso} =\text{massa}\times\text{accelerazione dovuta alla gravità}
Nel sistema metrico il peso ha unità di Newton (N).
Sulla superficie terrestre l'accelerazione gravitazionale èg, che è 9,81 m/s2. Sulla luna l'accelerazione gravitazionale è solo un sesto di quella terrestre ed è 1,64 m/s2.
Poiché il peso varia con il campo gravitazionale locale, l'astronauta con una massa di 100 kg ha un peso di 981 N sulla Terra ma solo 164 N sulla Luna. Nello spazio profondo, lontano dalla gravità di qualsiasi corpo astronomico, l'astronauta avrebbe un peso di 0 N, una condizione comunemente chiamata
assenza di peso.Come determinare il volume
Volumeè la quantità di spazio occupata da un oggetto. È possibile calcolare il volume di un solido regolare, come un cubo, misurandone le dimensioni, ma questo metodo sarebbe difficile per oggetti di forma irregolare. Invece, possiamo immergere l'oggetto in acqua e sfruttare il fatto che il volume dell'acqua spostata è uguale al volume dell'oggetto immerso.
Cos'è la densità?
Ildensità di massadi un oggetto, chiamato semplicementedensità, é suomassa divisa per il suo volume. La densità è solitamente rappresentata dalla lettera grecarho (ρ) ed è data dall'equazione:
\rho = \frac{m}{v}
Quimè la massa di un oggetto evè il suo volume. Nel sistema metrico la densità ha unità di chilogrammi per metro cubo (kg/m3) o grammi per centimetro cubo (g/cm3).
Se conosci la densità di un oggetto, riorganizzando l'equazione della densità si ottiene l'espressione per calcolarne la massa:
m=\rho v
A sua volta, una volta che conosci la massa, puoi calcolare il peso.
Determinare il peso sperimentalmente
1. Procurati un pezzo di plastica.Identifica il tipo di plastica che stai testando e cerca la sua densità di massa.
2. Misurare il volume del campione.Riempire un grande cilindro graduato con acqua fino al livello di 500 ml. Immergi completamente il pezzo di plastica nell'acqua.
Molte materie plastiche sono meno dense dell'acqua e galleggiano. In questo caso, posizionare un peso pesante come un dado di metallo nella parte inferiore del cilindro, quindi aggiungere acqua al livello di 500 ml. Rimuovere il peso e legarlo al campione di plastica con un breve tratto di filo. Immergili insieme nell'acqua in modo che il pezzo di plastica sia completamente sommerso.
Il volume del peso è stato incluso quando la bombola è stata calibrata con acqua al livello di 500 ml, quindi il peso non influirà sulla misurazione. La differenza tra il livello dell'acqua nuovo e quello originale è il volume dell'oggetto. Ricorda che un millilitro (ml) è uguale a un centimetro cubo (cm3).
3. Calcola la massa con l'equazione della densità. La massa della plastica è la densità moltiplicata per il volume:m = ρ × v. Registra la massa in chilogrammi.
4. Calcola il peso con l'accelerazione di gravità.Assicurati di utilizzare le unità corrette nel sistema metrico. Peso (N) = massa (kg) × accelerazione di gravità (m/s2).
Esempio: calcolo del peso dell'acrilico
Se vuoi determinare il peso di un pezzo di plastica acrilica, noto anche come Plexiglas, Lucite o Acrylite (tutti i nomi di marchi registrati), segui i passaggi descritti nella sezione precedente:
Passo 1:Procurati un pezzo di plastica.Ritaglia un campione di acrilico. La densità dell'acrilico è 1,18 g/cm3.
Passo 2:Misurare il volume del campione.Se il livello dell'acqua è salito a 550,0 ml dopo che la plastica è stata immersa nel cilindro graduato, il suo volume è 550,0 ml – 500,0 ml = 50,0 ml o 50,0 cm3.
Passaggio 3:Calcola la massa con l'equazione della densità.La massa del pezzo di plastica = densità × volume = 1,18 g/cm3 × 50,0 cm3 = 59 g = 0,059 kg.
Passaggio 4:Calcola il peso con l'accelerazione di gravità. Il peso (N) = massa (kg) × accelerazione di gravità (m/s2). Sulla Terra il peso sarebbe 0,059 kg × 9,81 m/s2 = 0,58 N.