LE GRANDEZZE FISICHE FONDAMENTALI

 

1. L’UNITA’ DI LUNGHEZZA

(All'inizio...)

La lunghezza unitaria (cioè l'unità di misura della lunghezza, che è chiamata anche "lunghezza unitaria" perché l'unità di misura è lunga "1"), come è noto, è il metro. La storia che ha portato alla definizione di questa unità di misura è molto istruttiva e mette bene in luce quali siano le proprietà che deve avere un campione e i criteri pratici da seguire in tale scelta.

Nel 1790, l'Assemblea Nazionale di Parigi incaricò una commissione di insigni scienziati di fissare le unità di misura e i relativi campioni di lunghezza. Si era in piena Rivoluzione Francese: per rispettare lo spirito rivoluzionario di "fraternité" si decise allora di adottare una unità di misura che non fosse un campione garantito e conservato da una specifica autorità come un Re o un singolo Stato, ma da un campione naturale universale che consentisse a chiunque ne avesse voglia di riprodurla.

Il campione naturale universale che la commissione decise di prendere fu… la Terra (più universale di così…)! Più precisamente, si prese come campione universale un suo meridiano e si decise di adottare come unità di misura la quaranta milionesima parte del cerchio massimo terrestre: tale unità di misura fu chiamata metro (il cerchio massimo è il cerchio composto dal meridiano+antimeridiano). In altre parole: la commissione decise di scegliere come unità di misura la quaranta milionesima parte del meridiano+antimeridiano terrestre e di chiamare metro tale unità.

Uno schema della sbarra di Platino-Iridio con il metro rappresentato dalla distanza fra le due tacche.

La scelta del meridiano terrestre come riferimento per la lunghezza del metro aveva un grosso problema. La misura di un meridiano era molto complessa e richiedeva tanta precisione e tanto tempo! Se ogni volta che uno scienziato aveva bisogno di tarare uno strumento (tarare = mettere la scala di misura ad uno strumento) doveva ripartire da capo a misurare il meridiano… sarebbe impazzito! Fu perciò decisa la costruzione di un manufatto (manufatto = oggetto fatto dall'uomo), una sbarra di platino con il 10% di iridio, su cui furono fatte incidere due tacche parallele: la distanza fra le due tacche della sbarra era esattamente un metro. Fu usata la lega di platino+iridio perché essa è un materiale virtualmente immune da alterazioni chimiche e insensibile a qualsiasi cambiamento della temperatura.

Però la scelta del meridiano si dimostrò ben presto poco felice. Si notò quasi subito che non tutti i meridiani terrestri avevano la stessa lunghezza e quindi fu necessario definire uno particolare di essi e la scelta cadde su quello che passa alle porte di Parigi; in questo caso però il campione non era più universale in quanto fra tutti gli infiniti meridiani ne era stato scelto solo uno. Infine, la lunghezza del meridiano della Terra non era un buona unità di misura perché i movimenti della crosta terrestre potevano modificarne l'estensione.

Uno dei Padiglioni dello "Ufficio Internazionale dei Pesi e delle Misure" a Sèvres, presso Parigi

Per risolvere questo problema, nel 1875 una Convenzione internazionale chiamata "Convenzione del metro" si riunì per risolvere tutti i problemi sopra elencati. Essa istituì a Sèvres, un sobborgo di Parigi, il Bureau International des Poids et Mesures (l'Ufficio Internazionale dei Pesi e delle Misure), per stabilire le linee da seguire per la definizione di unità di misura valide internazionalmente. A tutt'oggi tale Ufficio è la massima autorità nel campo della misura delle grandezze fisiche e nella definizione delle unità di misura.

La Convenzione decise che da ora in poi il campione del metro sarebbe stata la distanza fra le due tacche sulla sbarra di platino-iridio, indipendentemente dalla lunghezza del meridiano terrestre.

Una serie di duplicati per quanto possibile identici al metro campione di Sèvres fu frattanto realizzata e distribuita ai principali Paesi industrializzati del mondo. All'Italia, nel 1889, venne assegnato il prototipo n. 1, che è attualmente custodito nell'Ufficio Metrico Centrale di Roma.

 

(Pagina presa dal sito Web "Cose di Scienza" http://www.cosediscienza.it/ curato dal Prof. Antonio Vecchia)

Se volete conoscere le unità di misura di altre grandezze fondamentali, cliccate questi link:

• Le unità di misura di spazio, massa e tempo (breve introduzione)
• Le unità di misura della massa
• Le unità di misura del tempo

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