Massa e inerzia

I termini messa e inerzia sono entrambi concetti importanti nella fisica classica e moderna. La relazione tra massa e inerzia è che inerzia è un termine che descrive qualitativamente la capacità di una sostanza di resistere ai cambiamenti nel suo stato di moto, mentre la massa dà un valore quantitativo per l'inerzia. Tuttavia, il termine massa non viene utilizzato solo per quantificare l'inerzia, ma anche per quantificare altre proprietà fisiche di una sostanza.

Cos'è l'inerzia?

L'inerzia è un termine che descrive qualitativamente la riluttanza di un oggetto a cambiare il suo stato di movimento. Per inerzia:

Ciò significa che è necessario applicare una forza per spostare un corpo fermo o per modificare la velocità o la direzione del movimento di un corpo già in movimento.

Il concetto di inerzia come è noto oggi è stato sviluppato da Galileo. Prima di lui, la maggior parte delle persone credeva che lo "stato naturale" di un corpo fosse rimanere a riposo. Hanno sostenuto che quando un oggetto rotola sul terreno, ad esempio, alla fine si ferma perché sta cercando di raggiungere lo "stato naturale" di riposo. Tuttavia Galileo, e successivamente Newton, hanno sostenuto che in questo caso l'oggetto si ferma perché ci sono forze che si oppongono all'oggetto, mentre l'oggetto stesso sta cercando di mantenere il suo stato di movimento.

Galileo Galilei è stato un pioniere nello sviluppo delle idee sull'inerzia nella fisica classica.

Cos'è la massa?

La massa ha diverse descrizioni in fisica e, in una di queste descrizioni, la massa è una misura quantitativa dell'inerzia. Più massa ha un oggetto, più è difficile per una forza cambiare lo stato di movimento dell'oggetto (quando qui diciamo "stato di movimento", questo include anche lo "stato di quiete"). Quando la massa viene utilizzata come misura dell'inerzia, si chiama massa inerziale. Nella fisica classica, il concetto di massa inerziale emerge in La seconda legge del moto di Newton.

Secondo la seconda legge di Newton, se una forza risultante

agisce su un oggetto di massa

, darebbe un'accelerazione

all'oggetto nella direzione della forza. Queste quantità sono legate da:

Un'accelerazione è un cambiamento nello stato di movimento di un oggetto. Secondo questa formula, è necessaria una forza maggiore per dare la stessa accelerazione a un corpo di massa maggiore. Quindi qui, la massa è la quantità che resiste ai cambiamenti nello stato di movimento del corpo, e quindi la massa è una misura dell'inerzia.

Tuttavia, la massa viene utilizzata anche in un altro contesto: per quantificare le forze di attrazione gravitazionale tra gli oggetti. In questo senso, il termine massa gravitazionale attiva si riferisce a quanto è forte un campo gravitazionale che un oggetto può produrre. Il termine massa gravitazionale passiva descrive quanto fortemente un oggetto interagisce con il campo gravitazionale creato da un altro oggetto. Nella fisica classica, i valori di “massa” utilizzati in Legge di gravitazione di Newton sono queste masse gravitazionali. Sebbene il significato di massa sia concettualmente diverso in questi due contesti, secondo il principio di equivalenza nella relatività generale, le masse gravitazionali e inerziali degli oggetti sono equivalenti. Sperimentalmente, l'equivalenza tra massa gravitazionale e inerziale è stata confermata con un'elevata precisione di 5 parti su 10^{14 [1]}.

Qual è il rapporto tra massa e inerzia?

Inerzia è una descrizione qualitativa che descrive la capacità di un oggetto di resistere ai cambiamenti del suo stato di movimento.

Messa è una grandezza fisica che indica l'inerzia di un oggetto. È quantitativo.

Messa descrive non solo la capacità di un oggetto di resistere ai cambiamenti nel suo stato di moto, ma anche come gli oggetti interagiscono con le forze gravitazionali. tecnicamente, inerzia non si occupa di come un oggetto interagisce con le forze gravitazionali. Tuttavia, sembra che la capacità di un oggetto di resistere ai cambiamenti di movimento e la sua capacità di interagire tramite la gravità siano quantitativamente equivalenti.

Riferimenti

1. O'Donnell, P.J. (2015). Dinamica essenziale e relatività. Taylor & Francesco.

Cortesia dell'immagine

"Ritratto di Galileo Galilei" di Justus Susterman (1597-1681) [Public Domain], tramite Wikimedia Commons