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Il Sistema Internazionale di unità di misura

Misurare le grandezze e concordare sulla loro misura è uno dei principi di ogni esperienza fisica. Quale impatto potrebbe avere non essere d’accordo su una medesima misurazione?

Nel 1998, la NASA intraprese la missione spaziale Mars Climate Orbiter, che mirava a porre in orbita marziana una sonda per monitorare le condizioni atmosferiche di Marte, e i cambiamenti che tale clima aveva portato alla superficie del pianeta.

La sonda raggiunse Marte nel settembre del 1999, come previsto, ma si disintegrò nell’atmosfera. La ragione? Il computer di bordo usava come unità di misura metri, kilogrammi e secondi mentre i manovratori a terra inviavano istruzioni espresse in iarde, libbre e secondi. Risultato: la sonda si pose su un’orbita a 57 km57\ km dal suolo marziano invece che a 226 km226\ km, consumandosi come un fiammifero per l’attrito con l’atmosfera.

Il costo dell’operazione fu di 328 milioni di dollari americani.

 

Da allora la NASA pone particolare attenzione a seguire correttamente il sistema internazionale di unità di misura (SI) nato ufficialmente nel 1961 proprio per evitare confusioni di questo genere.

Esso fornisce le definizioni delle unità di misura di sette grandezze fondamentali. Tutte queste definizioni, a parte quella per la massa, sono formulate in modo da ottenere campioni riproducibili ovunque senza bisogno di stabilire un confronto diretto con oggetti particolari e sono di conseguenza universali.

La seguente tabella fornisce per ogni grandezza il nome dell’unità, il simbolo e la definizione.

Grandezza Nome Simbolo Definizione
Lunghezza metro m distanza percorsa dalla luce nel vuoto in un intervallo di tempo pari a 1/299 792 4581/299\ 792\ 458 di secondo.
Tempo secondo s Il secondo è definito come la durata di 91926317709 192 631 770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra due livelli iperfini dello stato fondamentale dell'atomo di cesio133-133
Massa kilogrammo kg Il chilogrammo è la massa di un particolare cilindro di altezza e diametro pari a 0,039 m0,039 \ \text{m} di una lega di platino-iridio depositato presso l'Ufficio internazionale dei pesi e delle misure a Sèvres, in Francia.
Temperatura kelvin K Il kelvin è definito come 1/273,161 / 273,16 della temperatura termodinamica del punto triplo dell'acqua.
Corrente elettrica  ampere A Un ampere è l'intensità di corrente elettrica che, se mantenuta in due conduttori lineari paralleli, di lunghezza infinita e sezione trasversale trascurabile, posti a un metro di distanza l'uno dall'altro nel vuoto, produce tra questi una forza pari a 2107 2 \cdot 10^{-7}   newton per metro di lunghezza.
Quantità di sostanza mole mol La mole è definita come la quantità di sostanza di un sistema che contiene un numero di unità interagenti pari al numero degli atomi presenti in 1212 grammi di carbonio12-12.
Intensità luminosa candela  cd Una candela è pari all'intensità luminosa, in una data direzione, di una sorgente emettente radiazione monocromatica alla frequenza di 5401012540 \cdot 10^{12}  hertz con intensità radiante (in quella direzione) pari a 1/683 watt per steradiante.

Siccome alcune unità possono essere troppo piccole o troppo grandi per determinati contesti vi si associa una lettera di prefisso che indica una potenza di dieci e dà origine a una convenzione piuttosto comoda quando si ricorre alla notazione scientifica.

Prefisso Simbolo Ordine di Grandezza
yotta Y 102410^{24}
zetta Z 102110^{21}
exa E 101810^{18}
peta P 101510^{15}
tera T 101210^{12}
giga G 10910^{9}
mega M 10610^{6}
kilo k 10310^{3}
etto h 10210^{2}
deca da 10110^{1}
 -   -  10010^{0}
deci d 10110^{-1}
centi c 10210^{-2}
milli m 10310^{-3}
micro μ\mu 10610^{-6}
nano n 10910^{-9}
pico p 101210^{-12}
femto f 101510^{-15}
atto a 101810^{-18}
zepto z 102110^{-21}
yocto y 102410^{-24}

 Per esempio in microbiologia è comune usare i micrometri (chiamati anche micron e indicati col simbolo μm\mu m) che rappresentano un milionesimo (10610^{-6}) di metro e che corrispondono più o meno alla dimensione tipica dei batteri.

Crediti immagine: Xession http://it.wikipedia.org/wiki/File:Mars_Climate_Orbiter_-_mishap_diagram.png