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UNITÀ DI MISURA

Introduzione

A partire dagli anni ’80, molti paesi industrializzati si sono accordati nell’utilizzare le stesse unità di misura che costituiscono il Sistema Internazionale di unità di misura, che è identificato con la sigla S.I.

Tale sistema internazionale impiega per la maggior parte unità del sistema metrico decimale nate nel contesto della rivoluzione francese

Prevedendo norme chiare e condivise riguardo la scrittura delle unità di misura e dei relativi simboli si sono voluti evitare errori di interpretazione e di condivisione dei dati tra paesi stranieri.

È il più diffuso sistema di misura al mondo, ma non è l’unico. Ad esempio i paesi anglosassoni, come Regno Unito e Stati Uniti, utilizzano altre unità di misure legate al loro contesto storico e culturale. Questo purtroppo ha creato nel tempo alcune incomprensioni, a volte anche fatali. Credo quindi che partire da qui sia essenziale per cominciare a parlare tutti la stessa lingua.

Per qualcuno potrà essere un ripasso e per altri una cosa nuova, sta di fatto che il capitolo che segue ha lo scopo di illustrare le principali unità di misura usate in campo oleodinamico, in maniera da essere sempre allineati con il sistema internazionale e poter parlare una lingua comune con fornitori, clienti e colleghi.

GRANDEZZE FONDAMENTALI S.I.

Le basi della fisica sono i concetti di grandezza fisica e misura.

Le grandezze fisiche sono ciò che è misurabile secondo tecniche concordate e per ogni grandezza è stabilito il metodo di misura e la sua unità di misura.

Le misure sono il risultato degli esperimenti.

Le leggi fisiche sono espresse come relazioni matematiche fra grandezze verificate attraverso misure.

Le grandezze fondamentali S.I. sono sette:

Da queste grandezze derivano tutte le altre grandezze (grandezze derivate) in uso nei vari settori della scienza e della tecnica.


Il sistema S.I. definisce anche le norme di scrittura delle misure.


Le principali sono:

  • L’unità di misura si scrive sempre dopo il numero che la indica.
    (si scrive  18 m e non m 18; 5 kg e non kg 5)
  • L’unità di misura non e mai seguita dal punto.
    (si scrive 12 cm e non 12 cm)
  • L’unità di misura non va mai espressa al plurale.
  • Per distinguere i gruppi di cifre riguardanti la classe delle unità (migliaia, milioni,…) non si usa il puntino in alto né in basso, ma un mezzo spazio tra i vari gruppi di cifre. (si scrive 132 000 e non 132.000)

Per ogni unità, inoltre, si definiscono dei multipli e dei sottomultipli decimali: essi sono caratterizzati da nomi e simboli ottenuti mettendo prima del simbolo dell’unità uno dei seguenti prefissi:

Nelle prossime pagine andremo a conoscere più nel dettaglio le grandezze che più interessano il settore oleodinamico, che sono:

LUNGHEZZA

Il termine lunghezza, nell’uso comune, indica una delle dimensioni di un oggetto, ovvero una sua estensione nello spazio. Nelle varie discipline tecniche e scientifiche il termine ha un utilizzo definito più rigorosamente o assume un significato leggermente diverso.

La lunghezza è assunta come una delle grandezze fisiche fondamentali, nel senso che non può essere definita in termini di altre grandezze. L’unità di misura attuale nel SI della lunghezza è il metro (m) ma questo fu definito solo nel 1791 e prima di allora si sono susseguite nel tempo innumerevoli unità di misura della lunghezza.

 

MASSA

La massa è una caratteristica di tutti i corpi ed è rilevata mediante la pesatura, cioè un confronto con una massa conosciuta ed un’altra no.

È una grandezza fondamentale del Sistema Internazionale definita come la quantità di materia che caratterizza un corpo o meglio, la misura della resistenza che esso oppone a qualsiasi variazione del suo stato di quiete o di moto. Parliamo, quindi, di una grandezza scalare, ossia che non viene influenzata da fattori esterni e viene misurata in chilogrammi. La sua unità di misura è il chilogrammo, indicato col simbolo kg.

La massa di un corpo è indipendente dal luogo in cui si trova, quindi mantiene sempre costante il suo valore. Ogni oggetto posto sulla superficie terrestre è sottoposto a una forza detta forza-peso o forza di gravità che lo attira verso il centro della Terra.

 

ACCELERAZIONE

L’accelerazione è una grandezza vettoriale che rappresenta la variazione della velocità nell’unità di tempo. Nel SI l’unità di misura del modulo dell’accelerazione è il metro al secondo quadrato (m/s²).

Quando non specificato, per “accelerazione” si intende l’accelerazione traslazionale, sottintendendo che lo spostamento a cui si fa riferimento è una traslazione nello spazio. Il termine, “accelerazione”, infatti, può essere utilizzato con un significato più generale per indicare la variazione di una velocità in funzione del tempo. Ad esempio, nella descrizione del moto rotatorio, per definire l’accelerazione di rotazione si usano l’accelerazione angolare e l’accelerazione areolare.

 

FORZA

La forza è una grandezza fisica vettoriale che si manifesta nell’interazione reciproca di due o più corpi sia a livello macroscopico, sia a livello delle particelle elementari. Quantifica la variazione dello stato di quiete o di moto dei corpi stessi; in presenza di più forze è la risultante della loro composizione vettoriale a determinare la variazione del moto. La forza è descritta classicamente dalla seconda legge di Newton come derivata temporale della quantità di moto di un corpo rispetto al tempo.L’unità di misura della forza nel SI è il newton, definito come:

Tenendo conto del secondo principio della dinamica, possiamo quindi affermare che una forza di 1 N imprime ad un corpo con la massa di 1 kg l’accelerazione di 1 m/s².

 

LAVORO

Il lavoro è l’energia scambiata tra due sistemi quando avviene uno spostamento attraverso l’azione di una forza, o una risultante di forze, che ha una componente non nulla nella direzione dello spostamento.

Il lavoro compiuto da una forza è nullo se lo spostamento è nullo o se questa non ha componenti lungo la direzione dello spostamento.

Nel Sistema Internazionale l’unità di misura per il lavoro è il joule (J) che corrisponde allo spostamento di un metro di una forza di un newton:

MOMENTO TORCENTE

Il momento meccanico (o coppia), indicato con M, esprime l’attitudine di una forza a imprimere una rotazione a un corpo rigido attorno a un asse quando questa non è applicata al suo centro di massa, altrimenti si avrebbe moto traslatorio. Costituisce quindi il momento della forza.

Il momento meccanico è uno pseudovettore, non uno scalare come l’energia o il lavoro e l’unità nel SI è newton per metro (Nm).

L’analisi dei momenti meccanici determina la condizione di equilibrio dei corpi estesi e serve allo studio dei moti rotazionali.

 

NUMERO DI GIRI

I giri al minuto, indicati con giri/min o RPM (rotazioni per minuto), sono un’unità di misura della velocità di rotazione, pari al numero di giri o cicli compiuti in un minuto da un oggetto o dagli organi rotanti di una macchina. Questa unità di misura, più intuitiva di quella espressa in radianti al secondo, non appartiene però al Sistema internazionale.

 

POTENZA

La potenza è definita operativamente come l’energia trasferita nell’unità di tempo. Dire che un macchinario ha un’alta potenza (W) vuol dire che riesce a trasferire una grande quantità di energia (J) in un brevissimo intervallo di tempo (s).

A seconda del tipo di energia trasferita, si parla più specificatamente di potenza meccanica (per il trasferimento di lavoro), potenza termica (per il trasferimento di calore) e potenza elettrica (per il trasferimento di energia elettrica). La potenza termica si indica in genere con il simbolo Q, mentre la potenza meccanica, la potenza elettrica e altre forme ordinate di potenza in genere si indicano con i simboli P o W.

Nel sistema internazionale di unità di misura la potenza si misura in watt (W):

Per motivi storici, si possono incontrare ancora unità di misura diverse, nate dall’uso di misurare l’energia e il tempo con altre unità di misura, a seconda del campo di applicazione. Ad esempio il cavallo vapore (CV) è la potenza necessaria per sollevare 740 N alla velocità di 1 m/s, e quindi 1 CV = 735,49875 W = 0,73549875 kW.

 

PRESSIONE

La pressione è una grandezza fisica, definita come il rapporto la forza agente perpendicolarmente su una superficie e la sua area. Può essere di due tipi:

  • pressione assoluta o reale (misurata nel sistema tecnico in ata, atmosfera tecnica assoluta): è la pressione misurata assumendo come riferimento il vuoto;
  • pressione relativa (misurata nel sistema tecnico in ate, atmosfera tecnica relativa): è la pressione misurata assumendo come riferimento un’altra pressione (ad esempio quella atmosferica terrestre).

Se all’interno di un recipiente in pressione c’è una pressione (assoluta) di 10 atmosfere e all’esterno di esso è presente la pressione (assoluta) atmosferica, la pressione relativa all’interno del recipiente (ovvero la differenza di pressione tra l’interno e l’esterno del recipiente) è di 9 atmosfere. Si noti che una pressione può assumere valori inferiori alla pressione atmosferica (si parla in questo caso di “depressione” o “sottovuoto”).

Nel Sistema internazionale l’unità di misura della pressione è il pascal (Pa), che misura la pressione di 1 newton su metro quadrato (1 N/m²). Esiste anche un’altra unità di misura molto utilizzata in ambito oleodinamico per non lavorare con numeri troppo alti. Il Pascal infatti risulta troppo piccola come unità di misura per le pressioni in gioco nei circuiti. Per questo viene utilizzato il bar, che sono 105 Pa.

 

TEMPERATURA

Il concetto di temperatura è conosciuto istintivamente perché l’essere umano possiede un senso che misura la temperatura e che gli consente di valutare il caldo e il freddo.
Il concetto di temperatura può essere definito come il livello di calore di un corpo.
Nella fisica e nella tecnica occorre stabilire delle corrette unità. In Europa è utilizzato il grado Celsius , il cui simbolo è °C, gradi centigradi.

Nella scala Celsius, il punto di congelamento dell’acqua è fissato a 0 °C e quello di ebollizione a 100 °C. L’intervallo tra questi due valori è suddiviso in modo uniforme
in 100 intervalli e ad ognuno di questi corrisponde un grado centigrado. Quest’unità sarà impiegata nei calcoli tecnici.
Ciò che consideriamo temperatura non è altro che l’insieme delle oscillazioni delle particelle di un corpo. Maggiore è l’agitazione delle particelle che costituiscono un corpo, maggiore è la sua temperatura.