Antiche unita di misura agricole nell'
Inghilterra medioevale
: il
furlong
(pari a uno
stadion
), la canna, l'
acro
, la bovata, la virgata, la
carrucata
Un'
unita di misura
e una quantita prestabilita di una
grandezza fisica
che viene utilizzata come riferimento condiviso per la misura di quella grandezza
[1]
. Puo derivare da una convenzione o da leggi o norme. Le unita di misura devono avere dei nomi e dei simboli condivisi dalla comunita.
[1]
Una volta definita un'unita di misura, ogni altro valore della grandezza fisica a cui si riferisce puo essere convertito in un semplice numero.
Quando questo numero e molto grande o molto piccolo, anziche definire, come si usava in passato, un'altra unita di misura, oggi si e compreso che e sufficiente ricorrere a un
prefisso
. In questo modo si possono utilizzare
multipli
o
sottomultipli
di una sola unita di misura.
Fin dai tempi antichi la definizione delle unita di misura, la loro condivisione e il loro uso pratico hanno giocato un ruolo fondamentale, al punto che sono stati sviluppati e sono diventati comuni molti sistemi di misura. Per misurare una stessa grandezza sono spesso state definite svariate unita di misura a seconda del luogo geografico, del contesto sociale o altro ancora: una massa ad esempio puo essere misurata in
grammi
oppure in
libbre
.
Storicamente, ogni unita di misura nasceva ed era usata in un campo di applicazione specifico. Ad esempio, per le lunghezze, vi era una unita di misura per la distanza fra due citta, una unita per la dimensione di un campo agricolo e altre unita per la dimensione di una lama o una stoffa. Nel tempo e sorta la necessita di relazionare tali unita di misura fra loro, e quindi di definire una unita in termini di un'altra, ad esempio, definire un
miglio
in
piedi
.
In fisica e in
metrologia
, le unita di misura richiedono una definizione chiara e univoca per essere utili: solo cosi diventa possibile ottenere la
riproducibilita
dei risultati sperimentali che e alla base del
metodo scientifico
. I
sistemi di misura scientifici
sono la diretta conseguenza del concetto di
pesi e misure
sviluppato fin dai tempi remoti, scopi commerciali e che ha dato origine alla nascita degli strumenti utilizzati da venditori e acquirenti per concordare in maniera univoca sulla quantita di
merce
trattata. Attualmente esiste uno standard globale, il
Sistema internazionale di unita di misura
, che e l'evoluzione del sistema metrico.
Per esprimere la misura Q di una grandezza fisica in riferimento alla sua unita di misura
![{\displaystyle \left[Q\right]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/644d19f77c689968d8ba0868b3c49e1bd96fab09)
si puo ricorrere alla formula
![{\displaystyle \left[Q\right]=n\times \left[Q\right]=n\left[Q\right]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/38da2e424693528c8f372997973421c94faf20e8)
Generalmente, come indicato dal terzo membro, si omette il segno di moltiplicazione come si e soliti fare tra variabili nelle formule scientifiche. Nelle formule, inoltre, l'unita
puo essere trattata come se fosse a sua volta il valore di una grandezza fisica, fatto questo che e alla base dell'
analisi dimensionale
.
Un esempio di grandezza fisica e la
lunghezza
, mentre un esempio di unita di lunghezza e il
metro
(simbolo: m) che rappresenta una quantita prestabilita di lunghezza: quando diciamo 10 metri (10 m), intendiamo dire 10 volte la quantita di lunghezza prestabilita che chiamiamo "metro".
Per comodita di trattazione dei numeri, solitamente si utilizza una unita che sia dell'ordine di grandezza della quantita misurata: dal fruttivendolo si parlera di
chilogrammi
di patate, l'azienda che produce patatine usera le
tonnellate
, mentre il pacchetto di patatine riportera una dicitura in
grammi
. In questo modo i fattori di moltiplicazione dell'unita di misura saranno numeri con una lunghezza di poche cifre o pochi decimali, e si abbassera la probabilita di errore umano nella memorizzazione e nei calcoli.
Una
unita di misura
e distinta dai
campioni
relativi a essa. Una unita e fissata per definizione in modo da essere indipendente dalle condizioni fisiche, quali ad esempio la temperatura. Un campione, per contro, e la materializzazione fisica di una unita e dipende, per quanto si cerchi di minimizzarlo, dalle condizioni fisiche. Per fare un esempio, il metro e un'unita definita come la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in un intervallo di tempo pari a 1/299.792.458 di secondo, definizione che la svincola da ogni dipendenza, mentre una barra metallica usata come campione, per quanto costruita con accuratezza, varia la sua lunghezza con la temperatura sia pure per frazioni infinitesimali.
Confronto tra unita di peso e lunghezza adottate dal Sistema internazionale di unita di misura (chilogrammo, metro), dal
sistema imperiale britannico
e dal
sistema consuetudinario statunitense
(libbra, slug, piede).
Esistono diversi sistemi ufficialmente accettati dalla comunita scientifica internazionale o comunque in uso nelle diversi parti del pianeta. Per ogni sistema ufficiale di unita di misura esistono organismi internazionali che si occupano di custodire i
campioni delle unita di misura
quando ne esistano o comunque di mantenere aggiornate le definizioni delle unita adottate.
I sistemi di misura sono basati su differenti insiemi di unita di misura fondamentali.
Il sistema di misura piu ampiamente diffuso e il Sistema internazionale di unita di misura, solitamente indicato come
SI
, che e fondato su sette unita base (fondamentali), e in cui tutte le altre unita derivano da queste.
Esistono altri sistemi, utilizzati per vari scopi, tra i quali:
In Italia, pur vigendo il SI, sono ancora in uso soprattutto in ambito tecnico alcune vecchie unita tecniche, ad esempio il kg/cm² per la
pressione
.
Per molte grandezze fisiche l'unita di misura e necessaria per comunicarne il valore. E ad esempio impossibile descrivere una lunghezza senza usare un qualche tipo di unita.
Ma non tutte le grandezze fisiche richiedono una propria unita di misura. Tramite le leggi della fisica, l'unita di misura di una grandezza puo essere espressa come combinazione di unita di altre grandezze. Quindi solo un piccolo insieme di unita di misura e necessario. Queste unita vengono definite come
fondamentali
, tutte le altre sono unita
derivate
. Le unita derivate sono usate solo per convenienza, in quanto possono essere espresse in termini di unita base. La scelta delle unita base e pero arbitraria.
Le unita fondamentali del SI non costituiscono un insieme minimo. Ad esempio esistono sistemi nei quali il
campo elettrico
e il
campo magnetico
hanno la stessa unita di misura, grazie al fatto che le leggi della fisica mostrano che questi due campi sono manifestazioni differenti dello stesso fenomeno.
Molte grandezze derivate in fisica prendono il nome da ricercatori e studiosi che hanno dato contributi fondamentali alla teoria in questione in segno di riconoscimento postumo per il loro prezioso lavoro.
La conversione delle unita di misura prevede la comparazione di valori standard differenti: per questo i fattori di conversione tra unita di misura hanno sempre un determinato livello di imprecisione.
Nel SI alcune lettere corrispondono a valori numerici scelti opportunamente e possono essere usate come prefissi per qualsiasi unita.
Ad esempio,
c
= 0,01 (1/100), e quindi
cm
= 0,01
m
e
cN
= 0,01
N
L'unica eccezione, dovuta a ragioni storiche, e l'unita di misura della massa,
kg
, che gia contiene un prefisso; in questo caso il prefisso deve essere aggiunto a
g
.
L'uso dei prefissi non implica nessuna conversione, in quanto essi sono definiti come valori numerici. Ad esempio le espressioni 'cm' e '
0,01 m
' hanno lo stesso significato, ovvero sono equivalenti dal punto di vista matematico.
I simboli delle unita di misura del SI sono scritte sempre con lettere minuscole tranne quando sono dedicate a un personaggio storico; i prefissi seguono regole proprie:
Una unita di misura che prende il nome da un personaggio storico viene indicata in minuscole e senza accenti (ad esempio mentre il simbolo A per indicare l'intensita di corrente e scritto maiuscolo, in omaggio ad
Andre-Marie Ampere
, il nome per esteso di tale unita di misura e minuscolo e senza accenti, cioe: ampere).
Allo stesso modo, molte unita di misura che prendono il nome dallo scienziato che li ha introdotte vanno scritte per esteso in minuscolo (ad esempio:
kelvin
,
coulomb
,
joule
,
watt
,
ohm
,
volt
,
siemens
), tranne nel caso dei gradi di temperatura (ad esempio:
gradi Celsius
,
gradi Fahrenheit
,
gradi Reaumur
; il kelvin, unita SI della temperatura assoluta, non e un "grado" di temperatura).
- (
EN
) Robert H. Perry, Dow W. Green,
Perry's Chemical Engineers' Handbook
, 8ª ed., McGraw-Hill, 2007,
ISBN
0-07-142294-3
.