Sistema internazionale di unità di misura

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In rosso gli Stati in cui il Sistema internazionale non è stato adottato come unico o principale sistema di misurazione: gli Stati Uniti d'America, la Liberia e la Birmania.
Gli Stati del mondo per periodo di adozione del Sistema internazionale

Il Sistema internazionale di unità di misura (in francese Système international d'unités), abbreviato in SI e pronunciato esse i[1], è il più diffuso sistema di unità di misura. Assieme al Sistema CGS viene spesso indicato come sistema metrico decimale, soprattutto nei paesi anglosassoni.

Storia[modifica | modifica sorgente]

Unità, terminologia e raccomandazioni del SI sono fissate dalla Conférence générale des poids et mesures (CGPM), "Conferenza generale dei pesi e delle misure", organismo collegato con il Bureau international des poids et mesures (BIPM), "Ufficio internazionale dei pesi e delle misure", organismi creati alla Convenzione del Metro del 1875.

Il sistema nacque nel 1889 con la 1ª CGPM: allora si chiamava "Sistema MKS" perché comprendeva solo le unità fondamentali di lunghezza (metro), massa (chilogrammo) e tempo (secondo). Nel 1935, su proposta del fisico italiano Giovanni Giorgi, il sistema fu denominato "Sistema MKSΩ" e adottato dalla Commissione Elettrotecnica Internazionale, perché la quarta unità fondamentale introdotta era stato l'ohm, unità di misura della resistenza elettrica. Nel 1946, ancora su proposta di Giorgi, la CGPM approvò l'entrata dell'ampere come unità di misura fondamentale della corrente elettrica, in luogo della resistenza elettrica. Nacque così il "Sistema MKSA", anche chiamato "Sistema Giorgi" in onore del fisico. Nel 1954 la 10ª CGPM aggiunse il kelvin e la candela come unità di misura fondamentali. Nel 1961 la 11ª CGPM sancì la nascita del Sistema internazionale (SI). Nel 1971 la 14ª CGPM aggiunse la mole fra le unità fondamentali. In Italia è il sistema legale di misura da adoperarsi obbligatoriamente a partire dal 1982 (DPR numero 802/1982).

Quindi oggi il SI è basato su sette grandezze fisiche fondamentali e sulle corrispondenti unità di misura con le quali vengono definite le grandezze fisiche derivate e le corrispondenti unità di misura. Inoltre il SI definisce i prefissi da aggiungere alle unità di misura per identificare multipli e sottomultipli.

Il Sistema internazionale è un sistema coerente in quanto le sue grandezze fisiche derivate si ricavano come prodotto e rapporto di grandezze fisiche fondamentali.[2]

Norme di scrittura[modifica | modifica sorgente]

Per uniformare la grafia ed evitare errori di interpretazione il SI prevede alcune norme per la scrittura delle unità di misura e dei relativi simboli.

Scrittura delle unità[modifica | modifica sorgente]

Le unità di misura dovrebbero essere scritte per esteso se inserite in un testo discorsivo; la scrittura deve essere in carattere tondo minuscolo e si devono evitare segni grafici come accenti o segni diacritici. Ad esempio si deve scrivere ampere e non ampère o Ampere.

Scrittura dei simboli[modifica | modifica sorgente]

I simboli (senza prefisso) devono essere indicati con l'iniziale minuscola ad eccezione di quelli in cui l'unità di misura è eponima, ossia deriva dal nome di uno scienziato. Ad esempio il simbolo dell'unità di misura della pressione, dedicato a Blaise Pascal, è Pa, invece l'unità di misura viene scritta per esteso in minuscolo pascal. Il secondo è s e non sec, il grammo g e non gr. L'unica eccezione è per il litro il cui simbolo può essere sia l che L.[3]

A differenza delle abbreviazioni, i simboli del SI non devono essere seguiti dal punto (per il metro: m e non m.); essi devono inoltre stare dopo il valore numerico (ad esempio si scrive 20 cm e non cm 20) con uno spazio tra il numero e il simbolo: 2,21 kg, 7,3 × 102 . Nelle unità di misura composte (ad esempio il newton metro: N m) i simboli delle unità devono essere separati da uno spazio o da un punto a mezza altezza (detto anche punto mediano) ·;[4] Non è ammesso l'uso di altri caratteri, come il trattino: ad esempio si può scrivere N m o N·m, ma non N-m. In caso di divisione fra unità di misura, si può usare il carattere / , o la barra orizzontale o un esponente negativo: ad esempio J/kg o J kg−1 o J·kg−1.

Qualora necessario, gruppi di unità di misura possono essere messi tra parentesi: J/K mol o J/K·mol o J·K−1·mol-1 o J (K·mol)−1.

Per i simboli è opportuno evitare il corsivo e il grassetto allo scopo di differenziarli dalle variabili matematiche e fisiche (ad esempio m per la massa ed l per la lunghezza).

Scrittura delle cifre[modifica | modifica sorgente]

Per raggruppare le cifre della parte intera di un valore a tre a tre partendo da destra bisogna utilizzare lo spazio. Ad esempio 1 000 000 o 342 142 (in altri sistemi si scrive 1,000,000 o 1.000.000). Come separatore tra parte intera e parte decimale si usa la virgola, ad esempio 24,51. Nel 2003 il CGPM concesse di usare il punto nei testi in inglese.[5]

Disposizioni di legge[modifica | modifica sorgente]

Il SI è un riferimento per molti Stati, come l'Italia, dove l'uso è stato adottato per legge nel DPR numero 802/1982[6] ai sensi della Direttiva del Consiglio CEE del 18 ottobre 1971 (71/354/CEE), modificata il 27 luglio 1976 (76/770/CEE). Il suo uso è obbligatorio nella stesura di atti e documenti con valore legale, tant'è che in difetto gli atti potrebbero essere invalidati.

Le unità di misura del SI[modifica | modifica sorgente]

Unità fondamentali[modifica | modifica sorgente]

Ogni grandezza fisica e la relativa unità di misura è combinazione di due o più grandezze fisiche e la relativa unità di misura di base o il reciproco di una di esse. Tutte le unità sono definibili misurando fenomeni naturali ad eccezione del chilogrammo. Inoltre il chilogrammo è l'unica unità di misura di base contenente un prefisso: il grammo è un'unità di misura troppo "piccola" per la maggior parte delle applicazioni pratiche.

Le 7 unità fondamentali
Grandezza fisica Simbolo della
grandezza
fisica
Nome dell'unità SI Simbolo dell'unità SI
Intensità di corrente elettrica I, i ampere A
Intensità luminosa Iv candela cd
Lunghezza l metro m
Massa m chilogrammo kg
Quantità di sostanza n mole mol
Temperatura termodinamica T kelvin K
Intervallo di tempo t secondo s

Unità derivate[modifica | modifica sorgente]

Le grandezze fisiche derivate sono una combinazione per moltiplicazione o divisione delle grandezze fisiche fondamentali.[2] Molte di esse hanno nomi particolari (ad esempio la grandezza derivata "joule/secondo" è anche chiamata "watt"). Verificando la relazione tra le grandezze fisiche derivate e le grandezze fisiche fondamentali non solo si vede la relazione esistente tra due grandezze fisiche ma, attraverso l'analisi dimensionale, si può verificare la correttezza di una legge fisica.

Grandezza fisica Simbolo della
grandezza
fisica
Nome dell'unità SI Simbolo dell'unità SI Equivalenza in termini di unità fondamentali SI
Nomi e simboli speciali
frequenza f, ν hertz Hz s−1
forza F newton N kg · m · s−2
pressione, sollecitazione, pressione di vapore p pascal Pa N · m−2 = kg · m−1 · s−2
energia, lavoro, calore E, Q joule J N · m = kg · m2 · s−2
potenza, flusso radiante P, W watt W J · s−1 = kg · m2 · s−3
carica elettrica q coulomb C A · s
potenziale elettrico, forza elettromotrice, tensione elettrica V, E, U volt V J · C−1 = m2 · kg · s−3 · A−1
resistenza elettrica R ohm Ω V · A−1 = m2 · kg · s−3 · A−2
conduttanza elettrica G siemens S A · V−1 = s3 · A2 · m−2 · kg−1
capacità elettrica C farad F C · V−1 = s4 · A2 · m−2 · kg−1
densità flusso magnetico B tesla T V · s · m−2 = kg · s−2 · A−1
flusso magnetico Φ(B) weber Wb V · s = m2 · kg · s−2 · A−1
induttanza L henry H V · s · A−1 = m2 · kg · s−2 · A−2
temperatura T grado Celsius °C K[7]  
angolo piano[8] φ, θ radiante rad 1 = m · m−1
angolo solido[8] Ω steradiante sr 1 = m2 · m−2
flusso luminoso lumen lm cd · sr
illuminamento lux lx cd · sr · m−2
rifrazione D diottria D m−1
attività di un radionuclide[9] A becquerel Bq s−1
dose assorbita D gray Gy J · kg−1 = m2 · s−2
dose equivalente H sievert Sv J · kg−1 = m2 · s−2
dose efficace E sievert Sv J · kg−1 = m2 · s−2
attività catalitica katal kat mol · s−1
Altre grandezze fisiche
area A metro quadro m2
volume V metro cubo m3
velocità v metro al secondo m/s m · s−1
velocità angolare ω     s−1
rad · s−1
accelerazione a   m/s2 m · s−2
momento meccanico       N · m = m2 · kg · s−2
numero d'onda n     m−1
densità ρ chilogrammo al metro cubo kg/m³ kg · m−3
volume specifico       m3 · kg−1
molarità SI[10]       mol · dm−3
volume molare Vm     m3 · mol−1
capacità termica, entropia C, S     J · K−1 = m2 · kg · s−2 · K−1
calore molare, entropia molare Cm, Sm     J · K−1 · mol−1 = m2 · kg · s−2 · K−1 · mol−1
calore specifico, entropia specifica c, s     J · K−1 · kg−1 = m2 · s−2 · K−1
energia molare Em     J · mol−1 = m2 · kg · s−2 · mol−1
energia specifica e     J · kg−1 = m2 · s−2
densità di energia U     J · m−3 = m−1 · kg · s−2
tensione superficiale σ     N · m−1 = J · m−2
= kg · s−2
densità di flusso calorico, irradianza σ     W · m−2 = kg · s−3
conduttività termica       W · m−1 · K−1 = m · kg · s−3 · K−1
viscosità cinematica, coefficiente di diffusione ν, η     m2 · s−1
viscosità dinamica μ     N · s · m−2 = Pa · s
= m−1 · kg · s−1
densità di carica elettrica       C · m−3 = m−3 · s · A
densità di corrente elettrica j     A · m−2
conduttività elettrica ρ     S · m−1 = m−3 · kg−1 · s3 · A2
conduttività molare ρ     S · m2 · mol−1 = kg−1 · mol−1 · s3 · A2
permittività elettrica ε     F · m−1 = m−3 · kg−1 · s4 · A2
permeabilità magnetica μ     H · m−1 = m · kg · s−2 · A−2
(intensità) di campo elettrico F, E     V · m−1 = m · kg · s−3 · A−1
(intensità) di campo magnetico H     A · m−1
magnetizzazione M     A · m−1
luminanza    [11]   cd · m−2
esposizione (raggi X e gamma)       C · kg−1 = kg−1 · s · A
tasso di dose assorbita       Gy · s−1 = m2 · s−3

Prefissi[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Prefissi del Sistema internazionale di unità di misura.

Le unità SI possono avere prefissi per rendere i valori né troppo grandi, né troppo piccoli. Ad esempio la radiazione elettromagnetica nel campo del visibile ha lunghezze d'onda pari circa a 0,000 0005 m che, più comodamente, è possibile scrivere 500 nm.

Si noti, ad evitare ambiguità, l'importanza di utilizzare correttamente i simboli maiuscoli e minuscoli. Non è permesso utilizzare più prefissi in cascata: ad esempio non si può scrivere 10 000 m = 10 km = 1 dakm (un deca chilometro).

Prefissi del Sistema Internazionale
10n Prefisso Simbolo Nome Equivalente decimale
1024 yotta Y Quadrilione 1 000 000 000 000 000 000 000 000
1021 zetta Z Triliardo 1 000 000 000 000 000 000 000
1018 exa E Trilione 1 000 000 000 000 000 000
1015 peta P Biliardo 1 000 000 000 000 000
1012 tera T Bilione 1 000 000 000 000
109 giga G Miliardo 1 000 000 000
106 mega M Milione 1 000 000
103 chilo k Mille 1 000
102 hecto h Cento 100
101 deca da Dieci 10
100 Uno 1
10−1 deci d Decimo 0,1
10−2 centi c Centesimo 0,01
10−3 milli m Millesimo 0,001
10−6 micro µ Milionesimo 0,000 001
10−9 nano n Miliardesimo 0,000 000 001
10−12 pico p Bilionesimo 0,000 000 000 001
10−15 femto f Biliardesimo 0,000 000 000 000 001
10−18 atto a Trilionesimo 0,000 000 000 000 000 001
10−21 zepto z Triliardesimo 0,000 000 000 000 000 000 001
10−24 yocto y Quadrilionesimo 0,000 000 000 000 000 000 000 001

Nel 1998 il SI ha introdotto i prefissi per multipli binari per evitare che i prefissi standard, relativi a multipli decimali, vengano usati per i multipli binari, che di regola andrebbero usati ad esempio per indicare i multipli binari dei byte; è comunque ancora usata la convenzione secondo cui, quando l'unità di misura è il byte o quelle da essa derivata, per kilo si intenda 1024 e non 1000, anche se si tratta in realtà di un errore.

I prefissi per i multipli binari hanno lo scopo di operare secondo le potenze di 2 piuttosto che secondo le potenze di 10. Il simbolo è quello standard con l'aggiunta di "i".

Così 1 kB equivale in realtà a 1 000 B, mentre 1 kiB equivale a 1 024 B. Un hard-disk da 2 TB ha capacità pari a 2 000 000 000 000 B o di ~1,819 TiB, un computer con memoria da 4 GiB ha una capacità di 4 294 967 296 B o di ~4,295 GB.

Unità non SI[modifica | modifica sorgente]

Unità non SI accettate dal Sistema Internazionale[12][modifica | modifica sorgente]

Queste unità vengono accettate accanto a quelle ufficiali del SI in quanto il loro uso è tutt'oggi molto diffuso in tutta la popolazione anche non di ambiente scientifico. Il loro uso è tollerato per permettere agli studiosi di far capire le loro ricerche a un pubblico molto ampio, anche di non esperti nel settore. Questa categoria contiene soprattutto unità di tempo e di angoli. Anche i simboli ° ' " andrebbero scritti distanziati dal valore numerico: per esempio «25 °C» è la forma corretta, mentre «25°C» è la forma errata.

Nome Simbolo Equivalenza in termini di unità fondamentali SI
minuto min 1 min = 60 s
ora h 1 h = 60 min = 3 600 s
giorno d 1 d = 24 h = 86 400 s
grado ° 1º = (π/180) rad
minuto primo 1′ = (1/60)° = (π/10 800) rad
minuto secondo 1″ = (1/60)′ = (π/648 000) rad
ettaro ha 1 ha = 1 hm2 = 104 m2
litro l, L[3] 1 L = 1 dm3 = 10−3 m3
tonnellata t 1 t = 103 kg = 106 g

Unità non SI accettate perché più precise[13][modifica | modifica sorgente]

Queste unità sono accettate perché quelle previste dal SI sono ricavate mediante relazioni fisiche che includono costanti non conosciute con precisione sufficiente. In questo caso si tollera l'uso di unità non ufficiali per la maggiore precisione.

Nome Simbolo Equivalenza in termini di unità fondamentali SI
elettronvolt eV 1 eV = 1,602 176 53(14) × 10−19  J
unità di massa atomica u 1 u = 1,660 538 86(28) × 10−27  kg
unità astronomica ua 1 ua = 1,495 978 706 91(6) × 1011  m

Altre unità non SI attualmente accettate[14][modifica | modifica sorgente]

Queste unità sono usate in ambiti commerciali e legali e nella navigazione. Queste unità dovrebbero essere definite in relazione al SI in ogni documento in cui vengono usate. Il loro uso è però scoraggiato.

Nome Simbolo Equivalenza in termini di unità fondamentali SI
angstrom Å 1 Å = 0,1 nm = 10−10 m
miglio nautico nm 1 miglio nautico = 1 852 m
nodo kn 1 nodo = 1 miglio nautico all'ora = (1 852/3 600) m/s
barn b 1 b = 100 fm2 = 10−28 m2
bar bar 1 bar = 0,1 MPa = 100 kPa = 1 000 hPa = 105 Pa
millimetro di mercurio mmHg 1 mmHg ≈ 133,322 Pa
neper[15] Np 1 Np = e qualsiasi unità fondamentale del SI
bel[15] B 1 B = (ln 10)/2 Np = 10 qualsiasi unità fondamentale del SI

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ nota dell'Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica
  2. ^ a b (EN) IUPAC Gold Book, "derived unit of measurement". URL consultato il 23 dicembre 2013.
  3. ^ a b Il simbolo l fu adottato dalla CIPM nel 1879, la possibilità di usare in alternativa provvisoria L fu stabilita nella 16ª CGPM per evitare ambiguità tra il numero 1 e la lettera l.
  4. ^ Al computer il punto a mezza altezza (·) può essere scritto: in ambiente Mac OS X premendo contemporaneamente i tasti Shift + Alt + H, in ambiente Linux premendo contemporaneamente Alt Gr e ., in ambiente Microsoft Windows premendo Alt e digitando la sequenza numerica 250)
  5. ^ (EN) BIPM, The International System of Units (SI) (PDF), 2006, p. 133. URL consultato l'8 dicembre 2011.
  6. ^ Decreto del presidente della Repubblica 12 agosto 1982, n. 802, in materia di "Attuazione della direttiva (CEE) numero 80/181 relativa alle unità di misura"
  7. ^ Una data temperatura differisce nelle due scale di 273,15 (scala Celsius = scala Kelvin − 273,15), ma la differenza di temperatura di 1 grado Celsius = 1 kelvin
  8. ^ a b Inizialmente queste unità stavano in una categoria a parte chiamata Unità supplementari. La categoria è stata abrogata nel 1995 dalla 20ª Conferenza generale dei pesi e delle misure (CGPM) e il radiante e lo steradiante sono ora considerate unità derivate.
  9. ^ Talvolta erroneamente chiamata radioattività (radioattività è il fenomeno fisico, mentre attività è la grandezza fisica derivata corrispondente).
  10. ^ Nella pratica la molarità si continua a misurare in mol/L
  11. ^ Usato il nome non SI di Nit
  12. ^ SI brochure - Tabella 6
  13. ^ SI brochure - Tabella 7
  14. ^ SI brochure – Tabella 8
  15. ^ a b Queste unità sono usate per esprimere il valore logaritmico della misura. Molto usato nella tecnica è il sottomultiplo del bel, il decibel: dB. Sia per il neper che per il bel è particolarmente importante che sia specificata la quantità misurata, ad esempio dBV nella misura di tensione. Per maggiori informazioni consultare lo standard ISO 31.

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]