Soluzioni
  • Il peso specifico dell'acciaio alla temperatura di 20 °C è compreso tra 7500 e 8000 chilogrammi al metro cubo, e dipende dalla sua composizione.

    Ps_{\mbox{acciaio}} (\mbox{a }20 \ ^{\circ} \mbox{C}) \ \to \ \mbox{tra } 7500 \ \frac{\mbox{kg}}{\mbox{m}^3} \mbox{ e } 8000 \ \frac{\mbox{kg}}{\mbox{m}^3}

    Nei problemi sul peso specifico, e in generale quando non si dispone di ulteriori indicazioni, con il termine acciaio si intende l'acciaio al carbonio (acciaio comune), una lega metallica formata da ferro e carbonio. Quest'ultimo è presente in quantità differenti a seconda delle caratteristiche che l'acciaio deve avere, ma non supera mai il 2,06%; oltre tale soglia infatti si ottiene un'altra lega con caratteristiche differenti, detta ghisa.

    Il peso specifico dell'acciaio al carbonio (o acciaio comune) varia tra 7800 kg/m3 e 7900 kg/m3, con un valore medio di 7850 kg/m3, ottenuto dalla media aritmetica tra il valore minimo e quello massimo

    Ps_{\mbox{acciaio al carbonio}} = 7850 \ \frac{\mbox{kg}}{\mbox{m}^3} \ (\mbox{Valore medio a } 20 \ ^{\circ} \mbox{C})

    In definitiva, senza ulteriori indicazioni, come peso specifico dell'acciaio si può considerare il valore di 7850 kg/m3.

    Peso specifico dell'acciaio in kg/dm3 e in g/cm3

    Nelle tabelle sul peso specifico dei materiali capita spesso di trovare il peso specifico dell'acciaio espresso in chilogrammi al decimetro cubo (kg/dm3) oppure in grammi al centimetro cubo (g/cm3).

    Il valore medio del peso specifico dell'acciaio in kg/dm3 è di 7,85 kg/dm3

    Ps_{\mbox{acciaio}} = 7,85 \ \frac{\mbox{kg}}{\mbox{dm}^3} \ \left(\mbox{Valore medio a } 20 \ ^{\circ}\mbox{C}\right)

    e corrisponde al valore numerico del peso specifico dell'acciaio in g/cm3

    Ps_{\mbox{acciaio}} = 7,85 \ \frac{\mbox{g}}{\mbox{cm}^3} \ \left(\mbox{Valore medio a } 20 \ ^{\circ}\mbox{C}\right)

    I precedenti valori si ottengono dividendo per 1000, o equivalentemente moltiplicando per 0,001, il peso specifico dell'acciaio espresso in kg/m3, come è evidente dalle seguenti equivalenze:

    \\ 1 \ \frac{\mbox{kg}}{\mbox{m}^3} = \frac{1 \mbox{ kg}}{10^3 \mbox{ dm}^3} = \frac{1}{1000} \ \frac{\mbox{kg}}{\mbox{ dm}^3} = 0,001 \ \frac{\mbox{kg}}{\mbox{ dm}^3} \\ \\ \\ 1 \ \frac{\mbox{kg}}{\mbox{m}^3} = \frac{10^3 \mbox{ g}}{10^6 \mbox{ cm}^3} = \frac{1}{1000} \ \frac{\mbox{g}}{\mbox{ cm}^3} = 0,001 \ \frac{\mbox{g}}{\mbox{ cm}^3}

    Peso specifico dell'acciaio inox

    L'acciaio inox, o acciaio inossidabile, è una lega metallica costituita prevalentemente da ferro e cromo, e con una bassissima percentuale di carbonio. In particolare affinché l'acciaio sia definito inossidabile dev'essere costituito da almeno l'11% di cromo, ma non è raro che contenga altri metalli tra cui nichel, rame e molibdeno.

    Ovviamente a seconda del contenuto di cromo e delle altre leghe aggiunte si ottengono acciai inossidabili con caratteristiche differenti, e quindi con pesi specifici diversi.

    La seguente tabella elenca i pesi specifici medi dei tipi di acciaio inox più usati, esprimendone i valori in kg/m3, in kg/cm3 e in kg/dm3.

     

    Tipi d'acciaio inox

    Peso specifico acciaio inox (kg/m3)

    Peso specifico acciaio inox (kg/dm3=g/cm3)

    Acciaio inox 304

    7930

    7,93

    Acciaio inox 309

    7980

    7,98

    Acciaio inox 310

    8220

    8,22

    Acciaio inox 316

    8220

    8,22

    Acciaio inox 321

    8020

    8,02

    Acciaio inox serie 400

    7730

    7,73

     

    Differenza tra peso specifico e densità dell'acciaio (riservata a studenti liceali ed universitari)

    Fin qui abbiamo espresso il peso specifico dell'acciaio in kg/m3, kg/dm3 e g/cm3 attenendoci alle scelte dei libri di testo di scuola media, ma in realtà tali unità di misura si riferiscono alla densità.

    È allora necessario fare qualche piccola precisazione che però puoi capire a fondo solo se hai qualche conoscenza di Fisica. In caso contrario puoi fermarti qui con la lettura, ed eventualmente fare un ripasso sul peso specifico leggendo la lezione dell'omonimo link.

    La densità è il rapporto tra la massa e il volume; il peso specifico è il rapporto tra peso e volume di un materiale.

    Se ha già studiato un po' di Fisica saprai che il peso è una forza. In quanto tale dovrebbe essere misurata in chilogrammi forza (kgf) o in grammi forza (gf), e non in chilogrammi e grammi, che sono unità di misura della massa.

    Il peso specifico dell'acciaio andrebbe dunque espresso in kgf/m3, kgf/dm3 o gf/cm3.

    Fortunatamente però sulla Terra il valore numerico del chilogrammo coincide con quello del chilogrammo forza, così come il valore numerico del grammo equivale a quello del grammo forza.

    Ciò giustifica la scelta dell'unità di misura per il peso specifico, che però sottintende un abuso di notazione al fine semplificare la spiegazione a chi non ha ancora studiato la Fisica.

    Per approfondire rimandiamo alla spiegazione sulla differenza tra densità e peso specifico.

    Peso specifico dell'acciaio in N/m3

    Dopo aver compreso la differenza tra massa e peso, per evitare di far confusione con la densità si preferisce esprimere il peso specifico dell'acciaio in newton al metro cubo, ossia ricorrendo alle unità di misura fondamentali per peso e volume del Sistema Internazionale.

    Il peso specifico dell'acciaio in N/m3 è di 77008,5 N/m3

    Ps_{\mbox{acciaio}} = 77008,5 \ \frac{\mbox{N}}{\mbox{m}^3}

    e si ottiene moltiplicando il valore medio del peso specifico dell'acciaio comune (espresso in kg/m3) per 9,81 m/s2, che è il valore assunto costate per l'accelerazione di gravità terrestre.

    \\ Ps_{\mbox{acciaio}} = 7850 \ \frac{\mbox{kg}}{\mbox{m}^3} = \left(7850 \ \frac{\mbox{kg}}{\mbox{m}^3}\right) \cdot \left(9,81 \ \frac{\mbox{m}}{\mbox{s}^2}\right)= \\ \\ \\ = 77008,5 \ \frac{\mbox{kg}\cdot \mbox{m}}{\mbox{s}^2}\cdot \frac{1}{\mbox{m}^3} = 77008,5 \ \frac{\mbox{N}}{\mbox{m}^3}

    ***

    Per concludere ti segnaliamo l'approfondimento sulla densità dell'acciaio - click!

    Risposta di Galois
 
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