Breve storia delle unit

1
Breve storia delle unità di misura
2
Stadera giusta e bilancia son del Signore e
tutti i pesi in uso appartengono a Lui( Proverbi
16,11)
3
NellAntichità e Medioevo

• Il primo campione di cui si ha traccia certa è il
  cubito egiziano, standartizzato intorno al 2600
  a. C. in un pezzo di marmo di circa mezzo metro e
  i cui sottomultipli erano il palmo egiziano (7 in
  un cubito) e il dito egiziano(4 in un cubito)
• Sembra che la misura del cubito non sia casuale
  ma esattamente la sesta parte di ?
• (3.1416 6 0.5236)
• che potrebbe essere stato già conosciuto nel
  terzo millennio a.C. , infatti nel papiro Rhind,
  attorno al 1650, lo scriba Ahmes parla di ? e
  afferma di aver ricavato tale conoscenza da
  scritti di alcuni secoli prima.

4

• cod. art. R09CUBITO REALE PIEGHEVOLE IN LEGNO -
  cm 53 - CON CUSTODIA IN PELLEDal corredo
  funerario dell'Architetto Kha XVIII dinastia -
  S8390 S8391.Rinvenuto da Schiaparelli nella
  tomba dell'architetto Kha, questo esemplare di
  cubito è di materiale ligneo e presenta la
  caratteristica di essere diviso in due parti tra
  loro articolate, in modo da poter essere
  ripiegato in una borsa di cuoio, da legare alla
  cintura. Era un attrezzo da lavoro di uso
  quotidiano, rappresenta la misura del cubito
  reale (52,86cm.) e reca le tacche della
  suddivisione in palmi e dita egiziane.

5

• Nellantichità, in mancanza di strumenti
  adeguati, le misure per gli scambi commerciali
  erano basate spesso su confronti di grandezze
  unitarie per così dire portate al seguito e/o
  antropomorfe come il piede e il cubito (misura
  dellavambraccio) per le lunghezze, lanfora per
  le misure di volume o la libbra per i pesi.
• Spesso queste unità di misura avevano lo stesso
  nome ma valori diversi in Paesi diversi. Lo
  stadio, ad esempio, che corrispondeva alla
  lunghezza della pista per la corsa degli atleti,
  aveva lunghezza diversa in Egitto e in Grecia. Lo
  stesso criterio valeva per il "piede", che per
  Assiri e Babilonesi misurava 32 cm, mentre per
  gli Egizi era più lungo (34,9 cm).
• Per molto tempo e in molti paesi venne usato per
  le misure lineari anche il miglio romano, che
  corrispondeva a mille passi di una legione in
  marcia
• Per le superfici spesso venne usato il romano
  jugero, pari all'estensione di un campo arato da
  una coppia di buoi in un giorno(mq. 2523,3) .

6
In Friuli

• Durante la dominazione Longobarda, a coloro
  che restano con le famiglie nelle Arimannie
  (piccoli presidi come Sutrio, Cercivento,
  Casteons), viene concessa la terra fiscale da
  coltivare e con cui sopravvivere.
• Lunità di misura è il manso cioè la
  superficie di terreno che una famiglia di coloni
  può coltivare annualmente con una coppia di buoi
  o con un solo aratro.

7
Vale forse la pena far notare che in epoca
feudale quando di fatto coesistevano sovranità
diverse la comunità, la Chiesa, il Signore, il
Re , limperatore) esistevano in pratica anche
sistemi di unità di misura diversi,ognuno valido
nel proprio ambito. Il potere si esprimeva anche
così anzi limposizione delle proprie unità di
misura nei commerci era spesso più importante
della forza delle armi.
8

• Un primo tentativo di mettere ordine tra tante
  diverse unità di misura fu compiuto da Carlo
  Magno.
• Ma ebbe scarso successo
• Egli fece distribuire in tutto l'impero campioni
  del pied du roi, il piede reale, corrispondente
  alla lunghezza del suo augusto piede
• Si capisce che limportanza di una riunificazione
  delle unità di misura nasce nel momento che si
  fanno più frequenti scambi di merci e di
  informazioni, mentre è ininfluente in realtà
  politico-sociali autonome ed autosufficienti

9
In epoche più recenti

• Ancora fino al Settecento, la confusione sulle
  unità di misura era indescrivibile. Praticamente,
  ogni città usava misure diverse, con inevitabili
  complicazioni nelle comunicazioni e nelle
  operazioni commerciali.
• La varietà delle misure significative di cui si è
  a conoscenza per i vari paesi e le varie epoche è
  veramente sorprendente,qualche esempio curioso

10

• Come unità di misura lineare
• A Torino il braccio, corrispondente a un terzo
  dell'impronta del corpo di Cristo sulla Sindone
• A Londra la yarda la distanza tra la punta del
  naso e il pollice della mano di Enrico I.
• In vari Paesi distanza determinata con un tiro
  dellarco (pensiamo al nostro tiro di schioppo)
• Distanza lancio ascia allindietro di un uomo
  seduto
• Ancora nel 1947 in Lettonia, la distanza di
  nitrito o di muggito
• Tra gli Indiani dAmerica la distanza a cui si
  poteva vedere nelle praterie accovacciati sotto
  un cavallo (vista a pancia di cavallo)

11

• Abbastanza particolare appare il metodo
  perfezionato dal friulano Gian Giacomo Marinoni
  (1676-1755) famoso matematico e agrimensore, per
  procedere alla stesura del nuovo catasto della
  Lombardia, su incarico della corte di Wien.
• Per ottenere le misure delle superfici da
  censire usava la bilancia planimetrica . Dopo
  aver pesato le lamine di piombo, di spessore
  uniforme, ritagliate secondo il perimetro di
  ciascuna mappa e le rapportava al peso già noto,
  corrispondente ad una unità di misura
• (per es. ad una pertica quadrata)
• la Pertica lineare romana antica
  misurava 2,964m ed era divisa in 10 piedi,
  per cui era anche detta decempeda)

12
Unità di misura nel Regno delle due Sicilie per
i solidi

• Notare che sono unità di
  volume e non di peso

13

• Il momento più favorevole per realizzare la
  creazione di un sistema di misurazione unico e
  omogeneo e far accettare un'idea destinata a
  rivoluzionare le abitudini di tutte le persone,
  arrivò alla fine del Settecento, nel clima della
  Rivoluzione francese, quando tutti sembravano ben
  disposti ad accettare cambiamenti anche radicali.
  
• Nel 1790, Talleyrand presentò all'Assemblea
  nazionale francese la sua proposta, appoggiata da
  tutti gli scienziati, di trovare una nuova unità
  di misura tratta dalla natura, tale da superare
  gli interessi particolari di ogni nazione

14

• L'Accademia delle Scienze di Parigi dopo un
  accanito dibattito, decise di assumere come unità
  di misura lineare il metro, pari alla
  decimilionesima parte dell'arco del meridiano di
  Parigi, il meridiano terrestre che collega il
  Polo Nord con l'Equatore, passando vicinissimo a
  Parigi.
• Il problema a quel punto era realizzare una
  misurazione precisa di quello che venne
  battezzato il Meridiano
• Una curiosità quale unità di misura sarebbero
  stata usata per le rilevazioni, visto che il
  metro non esisteva ancora?
• La tesa del Perù, un regolo di ferro che si
  conserva tuttora nel Museo Astronomico
  dell'Osservatorio di Parigi.

15

• Nel 1792, i due astronomi Delambre e
  Méchain, vennero incaricati del lavoro di
  misurazione, lavoro che essi pensavano sarebbero
  riusciti a portare a termine in sette mesi. Ma i
  due scienziati non avevano fatto i conti con la
  Rivoluzione e il loro viaggio in realtà durò
  sette anni.
• Divenne un viaggio nella storia, con
  avventure di ogni genere. Le misurazioni che
  dovevano eseguire, con il metodo delle
  "triangolazioni", prevedevano la realizzazione di
  stazioni di rilevamento, poste in luoghi elevati.
  
• Dovettero quindi arrampicarsi su campanili,
  castelli, torri e, se questi non esistevano,
  furono costretti a costruire alte piattaforme,
  sulle quali sistemare i loro delicati strumenti.
  Le loro carte vennero distrutte, furono
  incarcerati, presi a botte, inseguiti da
  contadini che, eccitati dal clima rivoluzionario,
  avrebbero voluto vederli alla ghigliottina

16

• La storia della misurazione del meridiano è
  talmente sorprendente e avventurosa da ispirare
  due libri sull'argomento. Il primo, di alcuni
  anni fa, tradotto solo recentemente in italiano,
  edito da Longanesi, è
• Il Meridiano di Denis Guedj,
• (l'autore del celebre Il teorema del
  Pappagallo)
• Il secondo, è La misura di tutte le cose di
  Ken Alder,
• storico della Scienza alla Nortwestern
  University nell'Illinois.
• Nel 1799, dopo tante disavventure, tra guerre e
  rivoluzioni, i due astronomi consegnarono
  all'Assemblea i risultati del loro lavoro, in
  base al quale venne costruito un regolo in
• platino-iridio, della lunghezza prestabilita,
  conservato con particolari accorgimenti,
  denominato successivamente metro legale.

17
Sezione barra di platino-iridio
18

• Napoleone dichiarò "Le conquiste militari vanno
  e vengono, ma questo lavoro durerà per sempre".
• Si sbagliava il nuovo sistema suscitò una
  profonda diffidenza e Napoleone fu costretto a
  restituire ai francesi le unità di misura
  dell'Ancien Régime.
• Fu soltanto verso la metà dell'Ottocento che la
  Francia e via via le altre nazioni, compresa
  l'Italia, passarono al sistema decimale, ma i
  vecchi sistemi resistettero ancora per parecchi
  anni

19

• Alla fine dell800 furono inventati una serie di
  strumenti e di macchine, che avrebbero cambiato
  completamente le abitudini, il modo di spostarsi
  e di comunicare, i modelli di consumo di
  centinaia di milioni di uomini.
• Vennero inventati la lampadina,il motore a
  scoppio, il telefono,la macchina da scrivere,la
  bicicletta,il tram elettrico e lautomobile e
  tanti altri.
• La seconda rivoluzione industriale, se fu meno
  radicale della prima quanto alle conseguenze di
  lungo periodo, segnò però una svolta nel modo di
  vivere e rapportarsi con gli altri.
• Fu in questo periodo che le scoperte scientifiche
  trovarono applicazione nei vari rami
  dellindustria,determinando così il sorgere di
  una strettissima collaborazione fra scienza,
  tecnologia e mondo della produzione

20

• A questo punto l'esigenza di utilizzare comuni
  unità di misura per la quantificazione e la
  misura delle grandezze fisiche divenne
  impellente.
• E questo sia allo scopo di favorire gli scambi
  commerciali, ma anche per gli studi scientifici,
  tra persone della stessa, o differente nazione.
• Così, nel 1875, a Parigi, i rappresentanti di 17
  paesi, si riunirono per approvare la Convenzione
  sul metro, e conseguentemente ad adottarne
  l'Unità per la Misura delle lunghezze.
• In contemporanea vide la luce anche l'organismo
  internazionale della metrologia la Conferenza
  Generale dei Pesi e delle Misure (CGPM).

21
Verso un sistema internazionale

• Karl Friedrich Gauss (1777-1855) per primo pensò
  di fissare un sistema di unità di misura basato
  su tre unità di misura fondamentali
  millimetro-grammo-secondo.
• In quegli stessi anni poi si fissarono anche
  misure per i fenomeni elettrici, come il volt e
  lampere.
• Nel 1874 fu introdotto il CGS system, un sistema
  basato su unità fondamentali centimetro, grammo
  e secondo e che usava i prefissi dal micro al
  mega per esprimere multipli e sottomultipli
  decimali.

22

• Nel 1901 Giorgi mostrò che era possible
  combinare le unità meccaniche
• metrokilogrammosecondo
• con le unità pratiche elettriche per formare
  un unico coerente sistema 4-dimensionale
  aggiungendo alle prime tre una quarta grandezza
  di natura elettrica,
• come lampere o lohm.
• Lidea di Giorgi aprì la strada ai nuovi sviluppi.

23
Dopo varie modifiche si è giunti nel 1971 alla
convenzione International System of Units (SI)
che si basa su sette unità di misura fondamentali
24
Il metro

• Dopo la definizione di metro come distanza tra le
  due tacche della sbarra di platino-ridio
  conservata a Sevres, vennero altre definizioni
• Una utilizzava la lunghezza d'onda della luce
  rossa emessa dal krypton 86
• Tuttavia le esigenze della scienza moderna
  richiesero una precisione ancora maggiore, e nel
  1983 il metro fu definito come
• la distanza percorsa dalla luce nel vuoto
  nell'intervallo di tempo
• di 1/299.792.458 di secondo.

25
Il secondo

• La difficoltà dello stabilire lunità di tempo
  sta che per scegliere il campione abbiamo bisogno
  di un intervallo di tempo costante, ma come
  possiamo stabilire la costanza di un fenomeno,
  prima di aver definito come si misura un
  intervallo di tempo?
• Questa difficoltà venne superata utilizzando
  fenomeni periodici
• Una volta raggiunta la definizione
  operativa,diventa banale la nozione di orologio,
  che in quanto munito di scala consente
  leffettuazione della misura
• Inizialmente venne definito 1/86 400 del giorno
  solare medio e la sua esatta definizione fu
  lasciata agli astronomi. Tuttavia successive
  misurazioni mostrarono lirregolarità della
  rotazione della Terra e pertanto tale misura non
  aveva laccuratezza richiesta dalla teoria.

26

• Per definire una unità di misura più precisa nel
  1960 si adottò una definizione data da
  International Astronomical Union che era basata
  sullanno tropicale.
• Altri esperimenti hanno però mostrato un
  intervallo di tempo basato sulla transizione tra
  due livelli energetici di un atomo o di una
  molecola poteva essere realizzato e riprodotto
  con molta maggior accuratezza e precisione.
  Considerando che una definizione molto precisa
  dellunità di tempo è indispensabile per il S.I.
  nel 1967 si decise di sostituire la definizione
  di secondo con la seguente che si riferisce ad un
  atomo di cesio alla temperatura di 0 K
• Il secondo è la durata di 9 192 631 770 periodi
  della radiazione corrispondente alla transizione
  tra due livelli
• dellatomo di cesium 133

27
Kilogrammo-massa

• Solo un breve cenno, perché largomento sarà
  ripreso più avanti.
• Qualcuno si aspetterebbe forse che lunità
  fondamentale Kilogrammo servisse per il peso, ma
  il peso di un corpo è una grandezza che varia a
  seconda la longitudine,laltezza sul livello del
  mare,non parliamo poi su altri pianeti
• Massa e peso sono due grandezze completamente
  diverse sia dal punto di vista concettuale sia
  dal punto di vista operativo. Il peso è una forza
  , mentre la massa è una caratteristica del corpo
• Può esprimere o linerzia di un corpo ( massa
  inerziale)
• O quanto è in grado di attrarre altri corpi(massa
  gravitazionale)
• Ambedue vengono misurate con il Kilogrammo-massa,
  come mai se sembrano cose diverse???

28
Definizione

• Tradizionalmente il Kilogrammo-massa,
  rappresentava la massa di un dm3 di acqua
  distillata a zero gradi centigradi
• Invece deve essere definito come la massa del
  kilogrammo campione, in platino-Iridio,
  conservato come gli altri a Sevres
• Infatti a misura più accurate,quella dellacqua
  risultò maggiore di circa 27 milligrammi rispetto
  il campione e si preferì non apportargli nessuna
  modifica. Così una volta di più è evidente il
  carattere convenzionale delle unità di misura

29

• Visto però che si sono scoperte delle differenze
  tra i kilogrammi campione dei vari paesi , si
  stanno cercando altre definizioni
• Attualmente gli studi si vanno orientando verso
  una definizione di unità di massa in funzione del
  numero di Avogadro . Ma per raggiungere
  lobiettivo si dovrebbe riuscire a contare il
  numero di atomi contenuti in un campione di massa
  nota.
• Uno dei progetti coinvolge lIstituto di
  metrologia Gustavo Colonnetti del CNR di
  Torino. Se il progetto avrà uno sviluppo lunità
  di massa diventerà quella corrispondente ad un
  ben preciso e determinato numero di atomi di
  silicio.
•  

30
Prefissi per multipli e sottomultipli
31

• Per rendersi conto della difficoltà di
  accettare cambiamenti delle unità di misura,
  pensiamo come ancora oggi come viene valutato
• il petrolio in dollari al barile
• o loro ad oncie,
• altezza in piedi in aeronautica
• e tante altre

32

• Il barile (bbl) è correntemente utilizzata per la
  misura degli idrocarburi liquidi. Il barile è un
  retaggio degli inizi dellindustria petrolifera
  quando i liquidi estratti dai pozzi venivano
  raccolti in barili di legno per essere
  trasportati al luogo di vendita ,ma rimane in
  vigore ancora dopo l' introduzione di sistemi di
  trasporto più efficienti come gli oleodotti e le
  petroliere.
• Per informazione un barile corrisponde a 42
  galloni USA ovvero a 158,987294928litri
• l'oncia d'oro era una unità di peso del sistema
  anglosassone contemporaneo, ma risaliva (con
  variazioni nel peso) allepoca romana e allepoca
  medioevale
• Il peso standard in cui loro viene quotato nel
  mercato internazionale, corrispondente a un peso
  di 31,1035 g

33
bibliografia

• http//physics.nist.gov/cuu/Units/units.html
• http//roma1.infn.it/dagos/SSIS/PaoloAgnoli_appun
  timisure.pdf
• Caldirola-Casati-tealdi Fisica n1 Ghisetti
  Corvi