In fisica e metrologia , un'unità di misura è uno standard necessario per la misurazione di una grandezza fisica .
I sistemi di unità , definiti cercando il più ampio accordo nel campo considerato, sono resi necessari dal metodo scientifico , di cui uno dei fondamenti è la riproducibilità degli esperimenti (e quindi delle misurazioni), nonché dallo sviluppo degli scambi informazioni commerciali o industriali.
Diversi sistemi di unità si basano su diverse scelte dell'insieme delle unità fondamentali , ma il sistema di unità più utilizzato oggi è il Sistema internazionale di unità (SI). Questo include sette unità di base . Tutte le altre unità SI possono essere derivate da queste unità di base.
Per convenzione, i nomi delle unità sono nomi comuni che si scrivono in minuscolo (anche se derivano da nomi propri di studiosi, "Kelvin" e non "Kelvin", "amp", non "amp", ecc. ) e che quindi prendi in francese il segno plurale (esempio: un volt , due volt).
Il simbolo di un'unità è (o inizia con):
I simboli delle unità non prendono il segno plurale ( es: 3 kg e non 3 kg). Queste non sono abbreviazioni: non sono seguite da un punto (tranne ovviamente alla fine della frase).
Secondo la regola, la corretta scrittura del nome dell'unità il cui simbolo è ° C è "gradi Celsius" (l'unità di misura inizia con la lettera d minuscola e il qualificatore "Celsius" inizia con la lettera C maiuscola, perché è un nome proprio). I caratteri “°” e “C” sono inseparabili. Tuttavia, non dovremmo parlare di "gradi Kelvin", né usare il simbolo "° K", ma parlare di kelvin e usare il simbolo K.
L'aggiunta di un prefisso moltiplicatore o divisore non modifica il nome o il simbolo. Esempi: mm = millimetro, mA = milliampere, mHz = millihertz; MHz = megahertz, MΩ = megaohm, ecc.
Dimensione fisica | Simbolo di grandezza |
Simbolo di quota |
Nome di unità |
Simbolo di unità |
Descrizione |
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lunghezza | l, x, r... | L | metro | m | Il metro è la distanza percorsa nel vuoto dalla luce durante 1/299 792 458 di secondo ( 17 e CGPM (1983) Risoluzione 1, CR 97). Storicamente, la prima definizione ufficiale e pratica del metro ( 1791 ) si basava sulla circonferenza della Terra, ed era pari a 1/40.000.000 di meridiano . In precedenza il metro veniva proposto come unità di misura universale come la lunghezza di un pendolo che oscilla con un semiperiodo di un secondo ( John Wilkins ( 1668 ) poi Tito Livio Burattini ( 1675 ). |
massa | m | M | chilogrammo | kg | Il chilogrammo (nome originale, la tomba ) è l'unità di massa. È uguale alla massa del prototipo internazionale del chilogrammo. Quest'ultimo, di platino - iridio (90% - 10%), è conservato presso l'Ufficio internazionale dei pesi e delle misure a Sèvres, Francia ( 1 ° CGPM (1889), CR 34-38 ). Storicamente è la massa di un decimetro cubo d'acqua, un litro a 4 °C . |
tempo | t | T | secondo | S | Il secondo è la durata di 9.192.631.770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra i due livelli iperfini dello stato fondamentale dell'atomo di cesio 133 alla temperatura di 0 K ( 13 e CGPM (1967-1968), Risoluzione 1, CR 103). |
intensità di corrente elettrica | io, io | io | ampere | A | L'ampere è l'intensità di una corrente costante che, mantenuta in due conduttori rettilinei paralleli di lunghezza infinita, di sezione circolare trascurabile e posti a distanza di un metro l'uno dall'altro nel vuoto, produrrebbe tra questi conduttori una forza pari a 2 × 10 −7 newton per metro di lunghezza ( 9 ° CGPM (1948), risoluzione 7, CR 70). |
temperatura termodinamica | T | Θ ( teta ) | kelvin | K | Il kelvin, unità di temperatura termodinamica , è la frazione 1 / 273,16 della temperatura termodinamica del punto triplo di acqua ( 13 e CGPM (1967) Risoluzione 4, CR 104) Questa definizione di una misurazione di temperatura kelvin uguale a variazione a quella di gradi Celsius , ma basato sullo zero assoluto . |
quantità di materia | non | NON | Talpa | mole | La mole è la quantità di materia in un sistema contenente tante entità elementari quanti sono gli atomi in 0,012 chilogrammi di carbonio 12 ( 14 ° CGPM (1971), Risoluzione 3, CR 78). Questo numero è chiamato numero di Avogadro . Quando si usa la mole, le entità elementari devono essere specificate e possono essere atomi, molecole, ioni, elettroni, altre particelle o gruppi specificati di tali particelle. |
intensità luminosa | io V | J | candela | CD | La candela è l'intensità luminosa, in una determinata direzione, da una sorgente che emette una radiazione monocromatica di frequenza 540 x 10 12 hertz e la cui intensità energetica in tale direzione è 1 / 683 watt per steradiante ( 16 e CGPM (1979) Risoluzione 3 , CR100 ). |
Le colonne "M - L - T - I - Θ ( theta ) - N - J" specificano i "fattori dimensionali" delle grandezze derivate, corrispondenti alle "espressioni" nelle unità base del Sistema Internazionale "kg - m - s - A - K - mol - cd”.
Dimensione fisica | Nome di unità |
Simbolo di unità |
Espressione | M | L | T | io | Θ | NON | J | Relazione |
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Frequenza | hertz | Hz | s −1 | -1 | Frequenza = 1 / periodo | ||||||
Forza | newton | NON | kgms −2 | 1 | 1 | -2 | Forza = massa × accelerazione | ||||
Pressione e stress | pascal | papà | Nm −2 o Jm −3 | 1 | -1 | -2 | Pressione = forza / area | ||||
Lavoro , energia e quantità di calore | joule | J | Nm | 1 | 2 | -2 | Lavoro = forza × distanza; energia cinetica = massa × velocità 2 /2 | ||||
Potenza , flusso di energia e flusso di calore | watt | W | Js −1 | 1 | 2 | -3 | Potenza = lavoro / tempo | ||||
Carica elettrica e quantità di elettricità | coulomb | VS | a s | 1 | 1 | Carica = corrente × tempo | |||||
Forza elettromotrice e tensione elettrica | volt | V | J C −1 o J s −1 A −1 | 1 | 2 | -3 | -1 | Tensione = lavoro / carico | |||
Resistenza | ohm | Ω | VA −1 | 1 | 2 | -3 | -2 | Resistenza = tensione / corrente | |||
Conduttanza elettrica | siemens | S | A V -1 o Ω -1 | -1 | -2 | 3 | 2 | Conduttanza = corrente / tensione | |||
Capacità elettrica | farad | F | C V −1 | -1 | -2 | 4 | 2 | Capacità = carico / tensione | |||
Campo magnetico | sei qui | T | Vs m −2 | 1 | -2 | -1 | Induzione = tensione × tempo/area | ||||
Flusso magnetico | weber | Wb | V s | 1 | 2 | -2 | -1 | Flusso di induzione = tensione × tempo | |||
Induttanza | henry | H | V s A −1 | 1 | 2 | -2 | -2 | Induttanza = tensione × tempo / corrente | |||
temperatura Celsius | gradi Celsius | ° C | K - 273,15 | 1 | |||||||
Angolo piano | radiante | rad | 0 | ||||||||
Angolo solido | steradiante | sicuro | 0 | ||||||||
Flusso luminoso | lume | lm | cd sr | 1 | |||||||
illuminamento | lusso | lx | cd sr m −2 | -2 | 1 | ||||||
Attività (radioattivo) | becquerel | Bq | s −1 | -1 | |||||||
Dose radioattiva e kerma | grigio | Gy | Jkg −1 | 2 | -2 | ||||||
Dose equivalente e dose efficace | sievert | Sv | Jkg −1 | 2 | -2 | ||||||
Attività catalitica | katal | kati | mol s −1 | -1 | 1 | ||||||
Zona , zona | metro quadro | m 2 | 2 | ||||||||
Volume | metro cubo | m 3 | 3 | ||||||||
Velocità | metro al secondo | ms −1 | 1 | -1 | |||||||
Velocità angolare | radianti al secondo | rad s −1 | -1 | ||||||||
Accelerazione | metro al secondo quadrato | ms −2 | 1 | -2 | |||||||
Accelerazione angolare | radianti per secondo quadrato | rad s −2 | -2 | ||||||||
Momento di una forza | newtonmetro | Nm | 1 | 2 | -2 | ||||||
numero d'onda | metro alla potenza meno uno | m −1 | -1 | ||||||||
Massa volumica | chilogrammo per metro cubo | kgm -3 | 1 | -3 | |||||||
Massa lineare | chilogrammo per metro | kgm −1 | 1 | -1 | |||||||
Volume di massa | metro cubo per chilogrammo | m 3 kg −1 | -1 | 3 | |||||||
concentrazione molare | mole per metro cubo | moli m -3 | -3 | 1 | |||||||
Volume molare | metro cubo per mole | m 3 mol -1 | 3 | -1 | |||||||
Capacità termica ed entropia | joule di kelvin | JK −1 | 1 | 2 | -2 | -1 | kg m 2 K −1 s −2 | ||||
Capacità termica molare ed entropia molare | joule di talpa kelvin | Jmol −1 K −1 | 1 | 2 | -2 | -1 | -1 | kg m 2 mol −1 K −1 s −2 | |||
Capacità termica specifica e peso entropico | joule per chilogrammo Kelvin | Jkg −1 K −1 | 2 | -2 | -1 | m 2 K −1 s −2 | |||||
Energia molare | joule per talpa | Jmol −1 | 1 | 2 | -2 | -1 | kg m 2 mol −1 s −2 | ||||
Energia specifica | joule per chilogrammo | Jkg −1 | 0 | 2 | -2 | m 2 s -2 | |||||
Energia volumetrica | joule per metro cubo | Jm -3 | 1 | -1 | -2 | kgm −1 s −2 | |||||
Tensione capillare | newton per metro | Nm −1 | 1 | -2 | kgs −2 | ||||||
Flusso di calore | watt per metro quadrato | Wm −2 | 1 | -3 | kgs −3 | ||||||
Conduttività termica | watt per kelvin metro | Wm −1 K −1 | 1 | 1 | -3 | -1 | m kg K −1 s −3 | ||||
Viscosità cinematica | metro quadrato al secondo | m 2 s -1 | 2 | -1 | |||||||
Viscosità dinamica | pascal-secondo | Non | 1 | -1 | -1 | kgm −1 s −1 | |||||
Densità di carica | coulomb per metro cubo | C m -3 | -3 | 1 | 1 | A s m -3 | |||||
Densità corrente | ampere per metro quadrato | A m −2 | -2 | 1 | |||||||
Conduttività elettrica | Siemens per metro | Sm −1 | -1 | -3 | 3 | 2 | A 2 s 3 kg −1 m −3 | ||||
Conducibilità molare | Siemens metro quadrato per mole | S m 2 mol −1 | -1 | 3 | 2 | -1 | A 2 s 3 kg −1 mol −1 | ||||
Permissività | farad per metro | Fm −1 | -1 | -3 | 4 | 2 | A 2 s 4 kg −1 m −3 | ||||
Permeabilità magnetica | henry per metro | Hm −1 | 1 | 1 | -2 | -2 | m kg s −2 A −2 | ||||
Campo elettrico | volt per metro | Vm −1 | 1 | 1 | -3 | -1 | mkg A −1 s −3 | ||||
Eccitazione magnetica | ampere per metro | A m −1 | -1 | 1 | |||||||
Luminanza | candela per metro quadrato | cd m −2 | -2 | 1 | |||||||
Quantità di luce | lumen-secondo | lm⋅s | 1 | 1 | |||||||
Esposizione ( raggi X e raggi gamma ) | coulomb per chilogrammo | Ckg −1 | -1 | 1 | 1 | A s kg −1 | |||||
Tasso di dose | grigio al secondo | Gys −1 | 2 | -3 | m 2 s -3 | ||||||
Flusso di massa | chilogrammo al secondo | kgs −1 | 1 | -1 | |||||||
Portata volumetrica | metro cubo al secondo | m 3 s -1 | 3 | -1 |
Le unità di ciascuna grandezza fisica devono essere omogenee , cioè espresse secondo le unità fondamentali.
La tabella seguente ricorda la conversione delle grandezze fisiche ( meccaniche ) composite , secondo l'espressione della lunghezza (L), del tempo (T) e della massa (M).
lunghezza | tempo | massa | forza | pressione | velocità | Massa volumica | energia |
---|---|---|---|---|---|---|---|
L | T | M | MLT −2 | MT −2 L −1 | LT −1 | ML -3 | ML 2 T -2 |
m | S | kg | kgms −2 | N m −2 [ kg m −1 s −2 ] | ms −1 | kgm -3 | kg m 2 s -2 |
m | S | 10 3 g | NON | papà | ms −1 | 103 gm -3 | J |
metro | secondo | 10 3 grammi | newton | pascal | metro al secondo | 10 3 grammi per metro cubo | joule |
Prima dell'adozione del Sistema internazionale di unità ( vedi sotto ), altri sistemi di unità sono stati utilizzati per vari scopi, ad esempio:
Alcuni paesi o professioni, per tradizione culturale o aziendale, continuano a utilizzare in tutto o in parte i vecchi sistemi di unità.
Le unità non standard sono ancora in uso all'interno di particolari professioni.
Si ottengono facendo il rapporto tra due grandezze della stessa dimensione:
In passato, le unità di peso e lunghezza erano basate o su un oggetto concreto chiamato standard (parte del corpo umano o oggetto come un palo), o su un uso particolare, o su un'azione che ne consentisse la misurazione. Di conseguenza le misurazioni con questo tipo di sistemi erano variabili (non abbiamo tutti lo stesso “piede”). Per questo il Sistema Internazionale (SI) ha adottato definizioni di unità in funzione di parametri invariabili, o supposti tali.
Oggi, tra le unità base SI , solo il chilogrammo è ancora definito in relazione ad un oggetto materiale (lo standard dell'International Bureau of Weights and Measures , quindi suscettibile di modifiche. Nel 2018 tentano nuove proposte di definizione del Sistema Internazionale di Unità di misura per trovarne una descrizione più universale e stabile.