La massa (un esempio come tanti)

Ho posto una domanda ai lettori e adesso attendo con pazienza le risposte. Tuttavia, è molto più onesto che faccia un breve esempio di ciò che vorrei fare e di come lo vorrei fare. Ho scelto la massa, una delle grandezze fisiche più “democratiche” che esistano. Solo un piccolo antipasto, tanto per valutare la “fame”.

Cos’è la massa di un corpo? Ci sono decine di modi per definirla e oggi sappiamo che anche i più raffinati e complicati esperimenti di fisica nucleare se ne occupano tirando in ballo particelle infinitesime che forse esistono e forse no. Troppo difficile, meglio lasciar perdere.

Tuttavia, le cose non stanno per niente così. Esiste il grande scrittore o il grande filosofo che usa un linguaggio elaborato, difficile, particolare per descrivere la natura. Ma c’è anche il bambino che riesce a esprimere le sue sensazioni più profonde attraverso un linguaggio elementare, appena imparato a scuola. Entrambi usano la mente ed entrambi raccontano benissimo ciò che li circonda.

La stessa cosa succede per le grandezze fisiche. Possiamo descriverle con un linguaggio elaborato, raffinato, per pochi intimi, ma possiamo anche definirle con un linguaggio semplice, banale, di tutti i giorni. E non commettiamo errori in nessun caso. Ciò che esiste deve essere alla portata di tutti, per definizione.

Lasciamo allora stare i bosoni di Higgs, che riempiono la bocca ma bloccano anche la voglia di conoscere. C’è sempre tempo per cercare di comprendere quelle sottili sfumature di una lingua per pochi eletti. Parliamo invece come mangiamo.

Cos’è la massa? pensateci bene e non avrete bisogno di parole difficili o di formule matematiche.

La massa è una proprietà di ogni oggetto ed è molto democratica: tutti la possiedono, ricchi e poveri, esseri viventi e esseri non viventi, uomini istruiti e uomini ignoranti, molecole e galassie. La massa è però una proprietà che deve essere stimolata per rendersi visibile, un po’ come la mente di un uomo.

E’ una proprietà tipica dei pigri e i corpi sono molto pigri. Essa cerca di regalare al corpo che la possiede una situazione di massima tranquillità. E cosa c’è di più tranquillo che stare fermi?

Mettete una pietra per terra e poi guardate se si muove? Normalmente sta ferma. La sua massa è soddisfatta e cerca di far mantenere al corpo la posizione che è riuscita a occupare. Qualsiasi cosa cerchi di smuoverla opera contro la sua volontà, cerca di fargli fare ciò che non vorrebbe. Provate a spingere un elefante che cerca di dormire. Probabilmente non ci riuscireste. La massa dell’elefante si oppone come può alla vostra azione.

E’ facilissimo, allora, definire la massa di un corpo: una proprietà che si oppone a qualsiasi tentativo di farlo muovere. Esiste una parola di uso comune per definire questo stato di pigrizia: l’inerzia. Chiamiamo allora questa proprietà massa inerziale.

L’inerzia, però, si può vincere. A furia di gridare, il bambino spegnerà il suo gioco elettronico e andrà a fare i compiti o a comprare  il pane. Se spingiamo con tutte le nostro forze un macigno riusciamo a spostarlo. La massa, ossia l’inerzia di un corpo a muoversi, può essere vinta se esso subisce una forza che lo costringe a effettuare uno spostamento. Beh, cari lettori, abbiamo già introdotto uno dei principi fondamentali della dinamica. Difficile? Non mi sembra proprio.

Tuttavia, la massa è una proprietà che a volte sembra davvero strana. In determinate condizioni, è proprio lei che causa il movimento del corpo. Provate a prendere la pietra di prima e cercare di farla stare sospesa per aria. Niente da fare, cadrà inesorabilmente a terra. Questa sembrerebbe un’altra proprietà del corpo. Una massa che ha voglia di farlo muovere, sempre e comunque verso il suolo. E’ una proprietà che sembra molto diversa dalla massa inerziale, proprio l’opposto. Chiamiamola allora in modo diverso. Visto che segue la regola impartita dalla legge di gravità (quella regola che fa cadere tutto per terra), la possiamo chiamare massa gravitazionale.

Strano, però, che un corpo possieda due proprietà con lo stesso nome, ma di caratteristiche opposte.

E se fosse colpa nostra che vediamo le cose con occhi diversi e/o miopi? E se anche nel secondo caso ci fosse una forza “invisibile” che spinge la pietra come quando noi la spingiamo sul terreno?  In realtà è proprio così. Le due masse, se viste con i giusti occhiali, diventano la stessa cosa.

E ciò dimostra subito (bastano poche riflessioni) perché una piuma e una palla di piombo cadono al suolo con la stessa velocità (se non ci fosse l’atmosfera a frenarli). Introduce il concetto di forza, di lavoro, di energia, di legge di gravitazione universale, di campi di forza, di momento angolare, di superfici di uguale energia. Tutto ciò che spiega le orbite dei pianeti, la rotazione delle pulsar, i sistemi doppi di stelle e i loro lobi di Roche, gli ammassi globulari, le galassie, gli anelli di Saturno e tutti i movimenti dell’Universo.

Tutto ciò solo perché un corpo, grande o piccolo che sia, ha voglia di  stare fermo e tranquillo…

Questa è la dinamica che io vorrei descrivere e sarebbe più che sufficiente…

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19 Commenti    |    Aggiungi un Commento

  1. Come spiegazione "terra-terra" è efficace, non c'è che dire!
    Diciamo che verso la fine fa una "impennata" verso il difficile di fronte alla quale, secondo me, il profano rimane un po' spiazzato: se da un lato accennare a leggi universali, pulsar e quant'altro può servire a stimolare la curiosità, dall'altro potrebbe portare ad una maggiore confusione.
    Quello che voglio dire è di fare attenzione a mantenere la gradualità nella curva di difficoltà degli argomenti che si susseguono.
    Spesso infatti mi è capitato, non solo leggendo testi ben più impegnativi, ma anche in ambiente accademico, che in una spiegazione si insistesse molto su premesse per certi versi magari anche banali, e poi in quattro parole si arrivasse alla conclusione in modo quasi improvviso e inaspettato, come se il divulgatore (o l'insegnate) avesse fretta di giungere alla conclusione essendosi accorto di aver perso troppo tempo sull'introduzione.
    Ad titolo di esempio, la piuma e la palla di piombo che cadono alla stessa velocità, benché corretto, è troppo fuori dal senso comune per essere accettato, e relegare la semplificazione dell'assenza di aria ad una frasetta tra parentesi è un "salto" di astrazione troppo grande per il pubblico al quale sembrerebbe rivolto il libro (più calzante, forse, sarebbe il paragone tra una palla di cannone e una biglia di vetro). Allo stesso modo, non credo che citare il lobo di Roche in questo contesto serva davvero a facilitare la comprensione...
    Ma mi rendo anche conto che questo è solo un assaggio e la versione completa sarà sicuramente più articolata.
    In ogni caso l'approccio e sicuramente giusto e azzeccato, come d'altra parte lo è stato negli altri libri, ovvero quello di "umanizzare" e portare ad una dimensione "quotidiana" i fenomeni più remoti e imperscrutabili.

  2. io ad Ingegneria non ho mai sentito raccontare la massa in questa maniera...
    non stonerebbe certo e ne trarrebbero vantaggio i malcapitati studenti, ma soprattutto i professori, che sono degli esseri sadici che non vedono l'ora di martoriare la platea con gli integrali curvilinei e le trasformate di Laplace...

    permettetemi un ricordo positivo dei tempi che furono...
    Terzo anno di Ingegneria, prima lezione di Calcolatori Elettronici...era il 1975 e di calcolatori non se ne vedevano certo in giro, giusto all'università, alla NASA e da poche altre parti...
    il Prof. Ercoli, dovendo introdurre la notazione binaria tanto cara ai computer, l'ha presa alla larga, iniziando dai numeri naturali: ha esordito dicendo (e contemporaneamente scrivendo sulla lavagnona) "I numeri naturali sono uno... due... tre..." e tutti noi (eravamo più di 250...) in coro "quattro... cinque... sei..."
    e lui, dopo averci lasciato fare : "ah allora li conoscete, perciò passiamo oltre"...

    una mente davvero eccellente, le sue lezioni si seguivano molto bene anche se era un argomento ostico...
    una perla rara... una pecora nera...
    gli altri prof invece parevano robot quando spiegavano: se ti azzardavi a chiedere "scusi, non ho capito... potrebbe rispiegare?" di solito ripetevano il concetto esattamente con le stesse parole... e ne abbiamo le prove, dato che all'epoca si usava registrare le lezioni...

  3. Citazione Originariamente Scritto da Pierluigi Panunzi Visualizza Messaggio
    e ne abbiamo le prove, dato che all'epoca si usava registrare le lezioni...
    anche oggi Pier...... anche oggi
    il mio prof. di matematica ci faceva gli esempi con le sigarette quando ancora permettevano di fumare....
    me sà che m'è sto a invecchià ?!