Embora sejam usados como se fossem a mesma coisa, massa e peso são grandezas diferentes.
A massa representa a quantidade de matéria existente em um corpo. Ela está relacionada à quantidade de átomos e partículas que formam o objeto.
A massa não muda quando o objeto é levado para outro lugar. Por exemplo, uma pessoa possui a mesma massa na Terra, na Lua ou no espaço. Ela só seria alterada se parte da matéria fosse adicionada ou removida.
Matematicamente:
No sistema inglês de unidades, a massa pode ser expressa em slug. Na Terra, onde a aceleração da gravidade é aproximadamente 32,2 pés por segundo ao quadrado, um corpo com peso de 32,2 libras-força possui massa de aproximadamente 1 slug.
O peso é a força exercida pela gravidade sobre a massa de um corpo.
Isso significa que o peso pode mudar conforme a intensidade da gravidade. Uma pessoa pesa menos na Lua do que na Terra, embora sua massa permaneça a mesma.
Matematicamente:
Quanto maior for a massa de um objeto, maior será seu peso em um mesmo campo gravitacional.
Os astronautas em órbita não estão completamente livres da gravidade terrestre. Na realidade, a espaçonave e os astronautas estão continuamente em queda livre ao redor da Terra.
Como todos caem juntos com praticamente a mesma aceleração, não existe uma força de apoio pressionando os astronautas contra o piso da nave. Por isso, eles parecem flutuar. Esse fenômeno é chamado de microgravidade ou sensação de ausência de peso.
A atração é a tendência de corpos ou partículas exercerem forças uns sobre os outros.
Um exemplo é a atração gravitacional, descrita pela Lei da Gravitação Universal de Isaac Newton. De acordo com essa lei, todos os corpos que possuem massa atraem outros corpos que também possuem massa.
Essa atração explica, por exemplo:
A intensidade da força gravitacional depende principalmente das massas dos corpos e da distância existente entre eles.
Em escalas muito pequenas, átomos e moléculas também podem exercer forças de atração entre si, mas essas interações não devem ser confundidas diretamente com a gravidade.
A porosidade é a propriedade relacionada à existência de pequenos espaços vazios, chamados poros, no interior ou entre as partículas de um material.
Esses espaços podem permitir a entrada ou a passagem de partículas menores, líquidos ou gases.
Por exemplo, uma esponja possui muitos poros visíveis. Outros materiais, embora pareçam completamente sólidos, também podem apresentar poros microscópicos.
A quantidade, o tamanho e a distribuição dos poros variam conforme o material.
A impenetrabilidade é a propriedade segundo a qual duas porções de matéria não podem ocupar exatamente o mesmo espaço, ao mesmo tempo e nas mesmas condições.
Quando um objeto parece penetrar em outro, normalmente ocorre deslocamento, deformação, mistura ou preenchimento dos espaços existentes entre suas partículas.
Por exemplo, ao colocar uma pedra dentro de um recipiente com água, a pedra ocupa parte do espaço antes ocupado pela água. Por isso, o nível da água sobe.
A densidade indica a quantidade de massa existente em determinado volume de uma substância ou de um objeto.
Ela é calculada pela relação entre a massa e o volume:
Em forma matemática:
Onde:
No Sistema Internacional de Unidades, a massa é medida em quilogramas (kg) e o volume em metros cúbicos (m³). Portanto, a unidade oficial de densidade é:
O Bureau Internacional de Pesos e Medidas e o NIST classificam a densidade de massa como uma grandeza derivada cuja unidade no SI é o quilograma por metro cúbico.
Também são utilizadas, conforme a dimensão do objeto ou a aplicação:
Essas unidades podem ser convertidas para a unidade oficial do SI. Por exemplo:
O NIST confirma essa relação de conversão entre grama por centímetro cúbico e quilograma por metro cúbico.
Considere um material com:
Aplicando a fórmula:
Portanto, a densidade do material é de 3 quilogramas por metro cúbico.
É importante não confundir densidade com peso.
A densidade relaciona:
O peso, por sua vez, é uma força resultante da ação da gravidade sobre uma massa. Por isso, expressões como “peso por unidade de volume” correspondem mais precisamente ao peso específico, e não à densidade de massa.
Assim:
A gravidade específica é uma medida que compara a densidade de uma substância com a densidade de uma substância de referência.
Para líquidos e sólidos, a substância de referência é a água pura, normalmente considerada a 4 °C, temperatura em que sua densidade é aproximadamente 1.000 kg/m³.
Para gases, a referência mais comum é o ar, embora, em algumas aplicações específicas, também possa ser utilizado o hidrogênio.
A gravidade específica é calculada pela seguinte relação:
Como se trata da divisão entre duas densidades medidas na mesma unidade, o resultado é um número puro, ou seja, não possui unidade.
A gravidade específica permite comparar rapidamente a densidade de diferentes materiais sem a necessidade de utilizar unidades de medida.
Embora algumas publicações antigas utilizem as expressões peso específico ou densidade específica como sinônimos, elas representam conceitos diferentes:
Em engenharia, física e manutenção aeronáutica, é importante utilizar corretamente esses termos para evitar interpretações incorretas.