GRANDEZZE FISICHE scritta da Domenico Di Pietro

GRANDEZZE FISICHE
Iniziamo col dire che le proprietà della materia che possono essere determinate quantitativamente si chiamano grandezze (o parametri) e possono essere fisiche o chimiche. Esse sono dette anche variabili, perché appunto possono assumere valori diversi. La massa, il volume e la temperatura di un corpo, sono esempi di grandezze fisiche, mentre il grado di acidità (pH) di una soluzione o il numero di ossidazione di un elemento sono esempi di grandezze chimiche.
Ora, misurare una grandezza, relativa all'oggetto di studio, significa confrontare quella grandezza con un'altra di riferimento, ad essa omogenea, detta unità di misura. Come risultato dell'operazione si ottiene un numero. Questo numero, considerato singolarmente, non ha alcun significato concreto ma, se è seguito dall'unità di misura, rappresenta l'entità della grandezza considerata. Per fare un esempio, dire che una persona pesa 80 non significa nulla, ma dire che pesa 80 kg significa che pesa 80 volte di più della quantità che è stata presa per convenzione uguale a 1 kg, cioè l'unità di peso.
Per convincervi che il valore numerico di una grandezza è un'approssimazione provatevi a misurare la lunghezza del foglio di carta che sta sotto i vostri occhi, facendo uso di un doppio decimetro con scala millimetrica. Operando con attenzione si potrebbe ottenere, ad esempio, la misura di 29,68 cm. Ebbene l'ultima cifra di questa misura, l'8, non è un valore sicuro al cento per cento nel senso che, ripetendo più volte la misura o facendola eseguire da altre persone, si potrebbero ottenere valori diversi: per esempio 29,67, 29,69 o anche 29,66 cm. Qual è allora fra tutte le misure ottenute quella più attendibile? O, per essere più espliciti, qual è la misura giusta?
Evidentemente nessuna di quelle indicate, altrimenti dovremmo dare più credito ad un operatore piuttosto che ad un altro. In effetti tutti noi potremmo essere d'accordo nel dire che la misura del foglio è sicuramente compresa fra 29,6 e 29,7 cm, ma non tutti saremmo invece d'accordo se dovessimo indicare il punto preciso, fra le due tacche del righello, corrispondenti ai valori di 29,6 e 29,7 cm, in cui cade il bordo estremo del foglio.
Nell'esempio da noi proposto il valore della misura del foglio verrebbe espresso semplicemente con un numero di quattro cifre e precisamente: 29,67 cm (valore medio probabile della grandezza misurata). Queste quattro cifre sono dette cifre significative: di esse le prime tre rappresentano valori sicuri della misura mentre la quarta contiene un certo grado di incertezza nel senso che quella cifra potrebbe essere anche 8 o 6. Con questa convenzione si assume infatti che l'ultima cifra possa contenere solo l'incertezza di ± 1.



Le possibilità di errore, durante l'operazione di rilevamento di una misura, sono molteplici, tuttavia, gli errori in sé possono essere classificati in due soli tipi fondamentali: errori sistematici ed errori accidentali.
Gli errori sistematici sono quelli che compaiono in ogni singola misura e sono dovuti all'impiego di strumenti poco precisi, mal tarati, o inadatti alla misura in questione. Di questo tipo di errori fanno parte anche quelli dovuti all'imperizia o alla negligenza dello sperimentatore o quelli che derivano dall'aver trascurato l'influenza, sul risultato, di fattori esterni come ad esempio la pressione nel caso della misurazione della temperatura dell'acqua.
Come tutti sanno, infatti, se si volesse misurare la temperatura di ebollizione dell'acqua, bisognerebbe accertarsi innanzitutto che si tratti di acqua distillata (le soluzioni bollono a temperature tanto più alte quanto più sono concentrate) e successivamente che la pressione a cui è sottoposto il liquido sia di 1 atm altrimenti, anche facendo uso di un termometro molto preciso, il risultato non sarebbe mai di 100 °C, perché l'acqua distillata bolle a 100 °C solo se la pressione esterna è di 1 atm.
"Esiste in realtà il valore esatto di una grandezza fisica?"
La risposta è negativa e ci viene fornita dalla meccanica quantistica che è una teoria che si occupa del comportamento degli oggetti molto piccoli, come sono ad esempio gli atomi. Ebbene, la teoria insegna che tutte le misure sono soggette ad un tasso più o meno elevato di indeterminazione. Questo significa che è impossibile misurare con precisione assoluta un oggetto fino nei suoi costituenti intimi perché nella costituzione stessa della materia sono insite delle approssimazioni che non dipendono da difetti delle apparecchiature con le quali si procede alla misura, ma dal modo stesso in cui è fatta la materia.
In altri termini, in base alla teoria della meccanica quantistica, è l'atomo stesso un'entità dai contorni sfumati e quindi non può avere dimensioni esatte. Di esso cioè non sarà mai possibile conoscere l'esatta grandezza, né il suo vero peso, né sarà mai possibile, in generale, compiere su di esso un'operazione di misura perfetta. E' evidente allora che una misura, per quanto precisa la si possa immaginare, non potrebbe, in nessun caso, arrivare al di sotto delle dimensioni di un atomo.




LUNGHEZZA
metro (m)
distanza percorsa dalla luce nel vuoto nell'intervallo di tempodi 1/299.792.458 secondi
MASSA
kilogrammo (kg)
massa del cilindro prototipo di platino-iridio conservato presso ilBureau International des Poids et Mesures di Sèvres (Parigi).
TEMPO
secondo (s)
durata di 9.192.631.770 oscillazioni della radiazione emessa nella transizione tra due particolari livelli energetici iperfini dello stato fondamentale del cesio 133.
CORRENTE ELETTRICA
ampere (A)
la corrente elettrica costante che fluendo in due conduttori rettilinei, paralleli, indefinitamente lunghi, di sezione circolare trascurabile, posti a distanza di 1 m nel vuoto, determina fra essi una forza di 2·10-7 N per metro di conduttore.
TEMPERATURA
kelvin (K)
la frazione 1/273,16 della temperatura termodinamicadel punto triplo dell'acqua
QUANTITA' DI SOSTANZA
mole (mol)
quantità di sostanza di un sistema che contiene tante entità elementari quanti sono gli atomi in 0,012 kg di carbonio 12.
INTENSITA' LUMINOSA
candela (cd)
l'intensità luminosa, in una data direzione, di una sorgente che emette una radiazione monocromatica di frequenza pari a 540·1012 Hz e la cui intensità energetica in tale direzione è di 1/683 W/sr.