Sistema metrico decimale
Che cos'è il sistema metrico decimale?
Il sistema metrico decimale (abbreviato con la sigla S.M.D.) è il sistema di unità di misura che si fonda sul metro (unità di misura della lunghezza, (simbolo: m, talvolta erroneamente indicato con m. o mt) e usa i multipli e sottomultipli che da esso si ottengono moltiplicandolo o dividendolo per potenze di dieci.
Tali multipli e sottomultipli si indicano mediante prefissi, raggruppati nella seguente tabella, l'uso dei quali è stato successivamente esteso anche alle altre unità di misura, fondamentali o derivate (quali ad esempio il secondo, il pascal, il chilogrammo, ecc.), che sono state via via introdotte.
In definitiva il grande vantaggio del sistema metrico decimale è quello di essere basato su unità campione accettate da convenzioni internazionali: non meno importante è l'adozione dei multipli e sottomultipli decimali, che ne rendono l'uso semplice.
Multipli del sistema metrico decimale
Sottomultipli del sistema metrico decimale
I sistemi di unità di misura dei popoli antichi, per quanto ci è dato di conoscere, mostrano con evidenza l'origine antropometrica delle unità: il pollice, il palmo, la spanna, il braccio, ecc.; per quanto possano sembrare rudimentali, queste misure presentavano un discreto grado di uniformità.
I primi tentativi di creare un sistema di unità di misura basato su campioni definiti mediante principi scientifici risalgono al XVII secolo: vari studiosi proposero campioni dell'unità di lunghezza basati su un principio fisico, giacché si era compreso che soltanto unità di misura "assolute", cioè tali da conservare le loro caratteristiche immutate nel tempo (proprietà appunto delle leggi fisiche), avrebbero potuto essere accettate universalmente.
Il problema fu affrontato decisamente soltanto nel 1790, quando a Parigi l'Assemblea Costituente nominò una commissione, composta da celebri scienziati di quel tempo (tra i quali G. L. Lagrange, P. S. Laplace e G. Monge), con il compito di stabilire le unità campione. La commissione decise di adottare quale unità fondamentale di lunghezza, detta metro, una determinata parte del meridiano terrestre (la quarantamilionesima); tale unità sarebbe stata anche la base per la misura delle superfici e dei volumi: per le masse fu adottata come unità fondamentale la massa di un decimetro cubo di acqua distillata a 4 °C, detta chilogrammo.
Le misure furono presentate solamente nel 1795; sorse allora il problema di realizzare dei campioni inalterabili e dopo vari tentativi fu deciso l'impiego di una lega di platino-iridio (90-10%) che in tal senso fornisce ottime garanzie. Un cilindro di tale sostanza costituì il chilogrammo, per il metro si adottò un'asta con sezione simile a una H, particolarmente indicata per l'intrinseca inalterabilità rispetto alle sollecitazioni meccaniche o termiche: la sezione scelta consente di porre la scala nel piano neutro di flessione.
Metro campione conservato a Sèvres (Francia).
Il 20 maggio 1875, una convenzione internazionale ratificò queste misure e istituì a Sèvres, presso Parigi, l'Ufficio Internazionale dei Pesi e delle Misure (ancora oggi costituente la massima autorità nel campo della metrologia).
Già prima del 1875, misure geodetiche accurate avevano dimostrato che il rapporto tra il metro e il meridiano terrestre non era quello presunto nel 1795: si trattò allora di scegliere tra la conservazione del campione realizzato così com'era, senza più riferimento al rapporto previsto, e la costituzione di un "nuovo metro" che rispettasse il rapporto reale. Fu deciso di mantenere come unità di misura fondamentale il metro precedentemente realizzato, che veniva così a perdere il suo carattere "assoluto" (nel senso detto prima), mentre manteneva il carattere di unità fondamentale campionata; l'unità fondamentale di lunghezza era la lunghezza del metro campione conservato a Sèvres, senza più alcun riferimento al meridiano terrestre.
Nel tentativo di restituire al metro campione il suo carattere di unità assoluta (essenziale dal punto di vista teorico per eliminare ogni possibile influenza esterna sul campione), venne definito in vari modi, nell'ultimo dei quali, quello del 1983, il metro venne ridefinito come la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in un intervallo di tempo pari a 1/299.792.458 di secondo.
Il secondo
Si pose anche una unità per il tempo (intervallo di tempo o durata): il secondo (simbolo: s, talvolta erroneamente indicato con s. o sec), fu definito pari a 1 /86.400 del giorno solare medio, cioè dell'intervallo medio di tempo intercorrente tra due passaggi successivi del Sole a uno stesso meridiano.
Per evitare le variazioni nell'entità di questa grandezza connesse con la variazione del periodo di rotazione della Terra attorno al suo asse, il secondo fu ridefinito come la durata di 9.192.631.770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra due livelli iperfini, da (F=4, MF=0) a (F=3, MF=0), dello stato fondamentale dell'atomo di cesio-133.
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