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Nuove unità di misura e costanti universali

Se ti chiedessero che cos’è un’unità di misura sapresti rispondere? Un’unità di misura è un campione di riferimento utilizzato per misurare tutte le grandezze dello stesso tipo. Per esempio il campione del kg è un piccolo cilindro di platino-iridio conservato all’Archivio internazionale dei pesi e delle misure di Sèvres (Francia).

Quali sono?
Le principali unità di misura sono sette. Il metro (m), il secondo (s), il chilogrammo (kg), l’intensità della corrente elettrica (ampère) e della luce (candela), la temperatura (gradi kelvin) e la quantità di sostanza (mole).

Non sono così precise
I campioni di queste misure, però, sono oggetti che, anche se in modo impercettibile, cambiano con il tempo. Il cilindro del chilogrammo, per esempio, ha perso circa 50 microgrammi in 130 anni. Pochissimo, certo, ma… non pesa più un chilogrammo preciso!

Altro esempio: fino al 1956 il secondo corrispondeva alla 86.400esima parte del giorno solare medio (il tempo in cui, dalla Terra, vediamo il Sole tornare alla stessa altezza nel cielo). Ma poiché la rotazione del nostro pianeta continua a rallentare, dal 1967 si è deciso di calcolare il secondo con un orologio atomico.

Nuove unità di misura
Il 20 maggio si svolge la Giornata internazionale della Metrologia: proprio in questa occasione, nel 2019, ha preso il via il nuovo Sistema internazionale delle unità di misura (Si) approvato nel 2018 dai rappresentanti di 62 Paesi riuniti a Versailles (Francia). Cambieranno le definizioni delle sette unità di misura fondamentali, che non si baseranno più su oggetti o su elementi naturali bensì su costanti universali  cioè su valori che non cambiano nel tempo e nello spazio e dunque ultra precisi.

Cosa sono le costanti universali
Ce lo spiega Ugo Conte, ingegnere aerospaziale: «Sono numeri che descrivono la natura e prevedono i comportamenti di alcuni fenomeni fisici. Sono molto precisi perché non possono essere superati o cambiati».

Una di queste è la costante di Planck, con cui gli studiosi hanno sostituito il “vecchio” chilogrammo di platino-iridio. «Per capire che cos’è, pensate a un immaginario mattoncino Lego fatto di energia: se ne mettete uno sopra l’altro potreste costruire una torre infinita. Quel mattoncino è la costante di Planck, che genera energia elettrica equivalente a un kg». La barra di platino-iridio usata finora per definire il metro è già stata sostituita con un’altra costante: il tempo che impiega la luce nel vuoto a percorrerla. Non c’è niente, infatti, al mondo, che corre più veloce della luce!

E il tempo? Un secondo è circa 1/86.400esimo del giorno solare medio: una frazione pazzesca ma imprecisa perché la rotazione della Terra è rallentata e quindi ora un secondo dura di più. D’ora in poi il tempo verrà calcolato usando gli atomi di cesio! Le altre unità (ampère, mole e kelvin) a partire da maggio 2019 vanno incontro allo stesso destino, grazie ad altre costanti.

Esempi di costanti universali in natura
In natura ce ne sono tante: «Pensate al pi greco» prosegue Conte «cioè al rapporto tra raggio e circonferenza: è
uguale per tutti i cerchi del mondo. O alla costante di Nepero che regola la disposizione dei pois delle coccinelle ma anche i disegni sulle ali delle libellule».

Anche gli uomini sembrano avere dentro di sé delle “misure intuitive” che assomigliano a costanti: il “rapporto aureo” tra altezza e larghezza, per esempio, con cui i Greci stabilivano le proporzioni dei loro templi, si trova anche nella sequenza delle foglie legnose delle pigne e delle scaglie dell’ananas. Ed esistono composizioni musicali, di autori diversi, che seguono uno stesso schema di note.

Altre costanti verranno scoperte nel futuro perché la ricerca non si ferma mai: gli scienziati, infatti, sperano di scoprire una “mega-costante” che ordini e dia un senso all’universo.

Prima erano tutte diverse…
Fino al XIX secolo le unità di misura erano diverse da una città all’altra. Un palmo romano era più corto di un palmo veneziano: era difficile fare affari! Altre misure, poi, si riferivano a braccia o piedi dei re ed erano simboli di potere. Dopo la Rivoluzione francese, però, si diffuse in tutto il mondo il concetto di uguaglianza e anche le unità di misura cominciarono a riferirsi a elementi condivisi da tutti. Così, nel 1875 a Parigi, 17 Paesi (tra cui l’Italia) approvarono la Convenzione sul metro, che diventò unità di misura internazionale: una barra di platino e iridio, pari alla quarantamilionesima parte del meridiano terrestre.

Le unità di misura più strane

  • PIEDE REALE. Nell’VIII secolo l’imperatore dei Franchi Carlo Magno, fece diffondere in tutto il regno un campione del suo piede, per unificare i valori di lunghezza, che all’epoca erano diversi da una città all’altra.
  • STADIO. Definita da Ercole, era la lunghezza della pista per atleti, ma aveva misure diverse in ogni regione della Grecia: da 150 a 300 metri.
  • IUGERO. Superficie di un campo arato da un coppia di buoi in un giorno di lavoro, pari a circa 2.519,9 m2.
  • MIGLIO ROMANO. Mille passi di una legione in marcia.
  • DISTANZA DI MUGGITO. Fino al 1947, in Lettonia, era la distanza dalla quale si sentiva il verso di una mucca.
  • IARDA. Equivaleva alla distanza tra la punta del naso e il pollice del re inglese del X secolo Enrico I.
  • VISTA A PANCIA DI CAVALLO. Per i nativi americani (XIX sec) era la distanza alla quale potevano spiare accovacciati sotto la pancia del proprio cavallo.
  • IL PIEDE. È un’unità di misura in uso ancora oggi in Gran Bretagna: 1 piede corrisponde a 30,4 cm. Il vostro quanto misura?

This post was last modified on 28 marzo 2022 17:10

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Published by
Ilaria Infante

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