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Le misure della fisica: lunghezza tempo e massa

La fisica è basata sulla misurazione. Nelle grandezze implicate nelle leggi della fisica troviamo: la lunghezza, il tempo, la massa, la temperatura, la pressione e la resistenza elettrica (grandezze fondamentali). La misura di ogni grandezza fisica viene espressa nella sua unità mediante raffronto con un campione di quell'unità.  Nel 1971 la 14esima Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure ha selezionato sette grandezze come grandezze fondamentali, che quindi costituiscono la base del Sistema Internazionale di unità (SI). In quest'ultimo molte grandezze sono anche derivate (cioè, derivano dalla combinazione delle grandezza fondamentali) come: 1 watt = 1 W = 1 Kg xm2/m3. Per esprimere numeri molto grandi o molto piccoli, inoltre, nella fisica si usa la cosiddetta nozione scientifica, che utilizza le potenze di 10 (es: 1,27x109 watt = 1,27 gigawatt = 1,27 GW). 

 

1.1. LA LUNGHEZZA

Per misurare la lunghezza è necessario un metro campione. Nel corso del tempo questo metro campione è variato per rendere la misura sempre più precisa:
1799: il metro è la 10-7esima  parte della distanza tra il polo Nord e l'equatore;
1960: un metro è la distanza tra due linee sottili incise vicino all'estremità di una sbarra di platino;
1963: un metro è uguale a 1650763,73 volte la lunghezza d'onda della luce rosso-arancione emessa dal cripton-86 (un isotopo particolare, 86Kr);
1983 ad oggi: il metro è la lunghezza che la luce percorre nel vuoto in un intervallo di tempo pari a 1/(299792458) secondi (questo numero fu scelto in modo tale che la velocità c della luce potesse essere esattamente c=299792458). 
 

1.2 IL TEMPO

Ciò che si misura molto spesso in fisica, non è il tempo ma piuttosto un intervallo di tempo. Anche nel caso del tempo nel corso degli anni abbiamo avuto diverse definizioni che si sono avvalse di diversi oggetti, come: il pendolo (l'errore è circa 1 s per anno), la rotazione della terra (l'errore è di circa 1 ms ogni giorno); un orologio al quarzo (l'errore è di circa 1 s ogni 10 anni); un secondo è il tempo necessario alla luce (di una specifica lunghezza d'onda) emessa da un atomo di cesio-133 per effettuare 9162631770 oscillazioni (errore di circa 1 s ogni 300000 anni!) 
 

1.3 LA MASSA

Il campione del Sistema Internazionale di massa è un cilindro di platino-iridio conservato a Parigi, al quale è stato assegnato per convenzione internazionale la massa i 1 Kg. Comunque le masse degli atomi si possono confrontare fra di loro con molta maggior precisione di quanto non si possano confrontare con il chilogrammo campione. Per questa ragione è stato definito un secondo campione per l'unità di misura della massa. É l'atomo del carbonio-12 (12C) al quale, per accordo internazionale, è stato attribuito la massa di 12 unità di massa atomica (u). Il rapporto fra le due unità è: 1u = 1,6605402 x 10-27 Kg.

Tratto da FONDAMENTI DI FISICA di Domenico Azarnia Tehran
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PAROLE CHIAVE:

tempo
massa
misure di lunghezza