2 La misura e le grandezze fisiche misurabili

Che cos’è una grandezza fisica? 
Che cos’è un’unità di misura? 
A che cosa servono i grafici? 

Osservare i fenomeni non è sufficiente: tutti i dati raccolti devono essere misurati e registrati accuratamente, perché le scienze ci insegnano a operare su precisi dati quantitativi, per esempio quanto pesa o a che velocità si muove un oggetto, quanto è cresciuta una pianta in una settimana, qual è la temperatura di un corpo. La misurazione è necessaria anche perché i nostri sensi spesso ci traggono in inganno e la scienza ha bisogno di operare partendo da informazioni inconfutabili. Non tutte le proprietà di un oggetto sono misurabili: la bellezza non è misurabile, ma l’altezza lo è, con uno strumento di misura delle lunghezze come il metro (6). Le proprietà misurabili dei fenomeni e degli oggetti si chiamano grandezze fisiche; sono esempi di grandezze fisiche non solo la lunghezza, il peso, la temperatura, ma anche la velocità, il volume e moltissime altre ancora.
Per sapere quanto pesa un corpo, a che altezza è rimbalzata una palla, quanto è caldo un cibo, però, è necessario non solo avere a che fare con una caratteristica misurabile come peso, altezza o temperatura, ma anche avere un campione, cioè un’unità di misura, con cui metterla a confronto.
Misurare un oggetto, dunque, significa confrontare le dimensioni di una sua grandezza fisica con quelle di un’unità di misura presa come riferimento.
Per non fare confusione, inoltre, è necessario che tutti misurino le grandezze fisiche con gli stessi strumenti, così da poter paragonare i risultati. Se l’altezza dei tuoi compagni di classe venisse misurata a spanne con la mano, ognuno otterrebbe una misurazione differente poiché la mano di ciascuno ha lunghezza diversa.
I risultati ottenuti da uno scienziato, invece, sono credibili solo se è possibile metterli a confronto con quelli ottenuti dai suoi colleghi. Per ottenere risultati attendibili e confrontabili, le scienze ricorrono a unità di misura condivise che, nel loro insieme, costituiscono il Sistema Internazionale di misura (SI), grazie al quale si misurano tutte le grandezze fisiche: ogni grandezza fisica ha la sua unità di misura, da cui possono essere ricavati multipli e sottomultipli, cioè unità di misura della stessa grandezza ma più adatte per misure di quantità grandi e piccole (come quando esprimiamo una distanza in chilometri, o centimetri, invece che in metri).

LE UNITÀ DI MISURA DEL SISTEMA INTERNAZIONALE

Le unità di misura indicate dal Sistema Internazionale sono utilizzate nella maggior parte dei Paesi. Alcune sono riconosciute come fondamentali. Le più comuni sono il metro, il chilogrammo e il secondo e sono state stabilite convenzionalmente dalla comunità scientifica; per esempio, il metro è stato “scelto” nel 1791 dall’Accademia delle Scienze di Parigi partendo dalla lunghezza della circonferenza terrestre che passa per il Polo Nord e per Parigi e dividendola per 40 milioni di volte. Altre unità sono invece chiamate derivate, perché sono ricavate dalle unità di misura fondamentali mediante semplici operazioni aritmetiche: il metro al secondo (m/s), per esempio, misura la velocità di un corpo e la indica come il rapporto tra lo spazio percorso e il tempo impiegato.
Ogni grandezza fisica può essere misurata servendosi di uno strumento di misura. Per misurare la lunghezza si usa il metro, per misurare la massa si usa la bilancia, per misurare la temperatura il termometro.