COSA SUCCEDE?

Massa e Peso

Prima di entrare nel tema della gravità e come agisce, è importante capire la differenza tra peso e massa.

Spesso usiamo i termini “massa” e “peso” in modo intercambiabile nel nostro discorso quotidiano, ma per un astronomo o un fisico sono cose completamente diverse. La massa di un corpo è una misura di quanta materia contiene. Un oggetto con massa ha una qualità chiamata inerzia. Se scuoti un oggetto come una pietra nella tua mano, noterai che è necessaria una spinta per farlo muovere e un’altra spinta per fermarlo di nuovo. Se la pietra è a riposo, vuole rimanere a riposo. Una volta che l’hai fatto muovere, vuole restare in movimento. Questa qualità o “lentezza” della materia è la sua inerzia. La massa è una misura di quanta inerzia mostra un oggetto.

Il peso è completamente diverso cosa. Ogni oggetto nell’universo con massa attrae ogni altro oggetto con massa. La quantità di attrazione dipende dalle dimensioni delle masse e dalla loro distanza. Per gli oggetti di dimensioni quotidiane, questa attrazione gravitazionale è incredibilmente piccola, ma l’attrazione tra un oggetto molto grande, come la Terra, e un altro oggetto, come te, può essere facilmente misurato. Come? Tutto quello che devi fare è stare su una bilancia! Le bilance misurano la forza di attrazione tra te e la Terra. Questa forza di l’attrazione tra te e la Terra (o qualsiasi altro pianeta) è chiamata il tuo peso.

Se ti trovi in un’astronave lontana tra le stelle e metti una bilancia sotto di te, la bilancia leggerà zero. Il tuo peso è zero. Sei senza peso. C’è un’incudine che fluttua accanto a te. È anche senza peso. Sei tu o l’incudine senza massa? Assolutamente no. Se hai afferrato l’incudine e hai provato a scuoterla, dovresti spingerla per farla partire e tirarla per fermarla. Ha ancora inerzia, e quindi massa, ma non ha peso. Vedi la differenza?

La relazione tra gravità e massa e distanza

Come affermato sopra, il tuo peso è una misura della forza di gravità tra te e il corpo su cui ti trovi. Questa forza di gravità dipende da alcune cose. In primo luogo, dipende dalla tua massa e dalla massa del pianeta su cui ti trovi. Se raddoppi la tua massa, la gravità ti attira due volte più forte. Se il pianeta su cui ti trovi è due volte più massiccio, anche la gravità ti attira due volte più forte. D’altra parte, più sei lontano dal centro del pianeta, più debole è l’attrazione tra il pianeta e il tuo corpo. La forza si indebolisce abbastanza rapidamente. Se raddoppi la tua distanza dal pianeta, la forza è un quarto. Se triplichi la tua separazione, la forza scende a un nono. Dieci volte la distanza, un centesimo della forza. Vedi lo schema? La forza diminuisce con il quadrato della distanza. Se lo inseriamo in un’equazione, sarebbe simile a questo:

Le due “M” in alto sono la tua massa e la massa del pianeta. La “r” sotto è la distanza dal centro del pianeta. Le masse sono nel numeratore perché la forza aumenta se aumentano. La distanza è nel denominatore perché la forza diminuisce quando la distanza aumenta. Nota che la forza non diventa mai zero, non importa quanto lontano viaggi. Forse questa è stata l’ispirazione per la poesia di Francis Thompson:

Isaac Newton

Questa equazione, derivato per la prima volta da Sir Isaac Newton, ci dice molto. Ad esempio, potresti sospettare che, poiché Giove è 318 volte più massiccio della Terra, dovresti pesare 318 volte quello che pesi a casa. Questo sarebbe vero se Giove fosse lo stesso dimensioni come la Terra. Ma Giove è 11 volte il raggio della Terra, quindi sei 11 volte più lontano dal centro. Questo riduce l’attrazione di un fattore 112, risultando in circa 2,53 volte l’attrazione della Terra su di te. una stella di neutroni ti rende inimmaginabilmente pesante. Non solo la stella è molto massiccia all’inizio (più o meno come il Sole), ma è anche incredibilmente piccola (circa le dimensioni di San Francisco), quindi sei molto vicino al centro un d r è un numero molto piccolo. Piccoli numeri nel denominatore di una frazione portano a risultati molto grandi!