Corso di fisica

Grandezze fisiche e unità di misura Una grandezza fisica è una qualunque proprietà che possa essere misurata, cioè che possa essere confrontata quantitativamente con altre grandezze omogenee o con un campione assunto come unità di misura. La bellezza di un oggetto, ad esempio, non è una grandezza fisica, poiché non è una proprietà che si presta a misurazione e non ci si può quindi liberare della soggettività del giudizio in proposito. La sua lunghezza o il suo volume, invece, sono grandezze fisiche, perché possono essere misurate; possono essere confrontate con lunghezze e volumi, rispettivamente, di altri oggetti; o con campioni di lunghezza e volume definiti unitari. Si noti come sia importante il concetto di confronto con grandezze omogenee. Noi possiamo confrontare una lunghezza con un’altra lunghezza, o un volume con un volume. Possiamo dire se la lunghezza x e maggiore o minore della lunghezza y, o se il volume V e maggiore o minore del volume U. Ma non ha senso affermare che la lunghezza x sia maggiore o minore del volume V! Con una misurazione noi associamo ad una grandezza fisica un valore numerico. La misura di una grandezza fisica è il numero che esprime il valore del rapporto tra la grandezza stessa e una grandezza (omogenea!) campione scelta come unità di misura. Alcune grandezze fisiche possono essere definite a partire da altre grandezze fisiche. In base a questa considerazione, distingueremo tra grandezze fisiche fondamentali e grandezze fisiche derivate. Le seconde sono sempre esprimibili con un’opportuna combinazione di prodotti e rapporti tra grandezze fondamentali. In meccanica, che sarà il solo argomento di questo breve corso, si adottano come grandezze fisiche fondamentali la lunghezza, il tempo, la massa (saranno definite in seguito). Ogni altra grandezza sarà “costruita” a partire da queste. Nell’esprimere il valore di una grandezza fisica è fondamentale specificare l’unità di misura adottata. Ad esempio, la larghezza del foglio su cui sono scritte queste parole è di circa 19 cm. Non semplicemente 19, ma 19 cm (centimetri). Il numero 19 da solo non indica niente: ben diversa è una lunghezza di 19 cm da una di 19 mm (millimetri), o da una di 19 m (metri), o da una di 19 pollici. Quanto appena scritto mostra anche che la misura di una stessa grandezza fisica può essere espressa con diverse unità di misura, tutte ugualmente valide: il foglio è largo 19 cm, o 0.19 m, o 7.48 pollici. Si capisce allora che occorre “mettersi d’accordo” sulla unità di misura da usare per una determinata grandezza, tra le tante che possono essere scelte. È sufficiente in realtà stabilire le unità di misura delle grandezze fisiche fondamentali (le grandezze fisiche derivate si costruiscono dalle fondamentali, e quindi anche le loro unità di misura si ricavano di conseguenza). Una possibile scelta è quella adottata dal cosiddetto Sistema Internazionale, o S.I.: in esso la lunghezza si misura in metri (m), la massa in chilogrammi (kg), il tempo