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METRO, KILOGRAMMO, SECONDO, BIT

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Presentazione sul tema: "METRO, KILOGRAMMO, SECONDO, BIT"— Transcript della presentazione:

1 METRO, KILOGRAMMO, SECONDO, BIT
Comune di Carpi Le radici – Le ali METRO, KILOGRAMMO, SECONDO, BIT Breve storia di una grande avventura: lo studio della misura e delle unità di misura METRO – La misura di tutte le cose Carpi, 5 aprile 2004

2 Metro – La misura di tutte le cose
Impero Romano Metro – La misura di tutte le cose

3 Metro – La misura di tutte le cose
Epoca romana Lunghezza piede =4 palmi =16 dita 0,2957 m passo = 5 piedi stadio = 625 piedi miglio = 5000 piedi Superficie  jugero  ~ 220*120 piedi 2308 m2 Capacità anfora = 1 piede3 26,26 l  Peso  libbra = 12 once = 576 scrupoli  327,45 g Metro – La misura di tutte le cose

4 Metro – La misura di tutte le cose
Epoca romana L’unità di superficie agraria Varrone: “Iugerum vocant quod iuncti boves uno die exarare possint” Metro – La misura di tutte le cose

5 Metro – La misura di tutte le cose
Epoca romana Caratteri fondamentali della metrologia romana: Ha carattere giuridico-commerciale Suddivisione non decimale Conservazione dei campioni da parte delle autorità religiose Si basa su poche unità fondamentali che vengono fatte risalire al piede Metro – La misura di tutte le cose

6 Metro – La misura di tutte le cose
Medioevo Caratteri essenziali della metrologia di questo periodo: Frammentazione delle misure Sopravvive talvolta un’unità soltanto nominale Pes regis Liutprandi Conservazione delle unità nelle Chiese Metro – La misura di tutte le cose

7 Metro – La misura di tutte le cose
Medioevo Carlo Magno – Tentativo di uniformare le unità (anno 789) Metro – La misura di tutte le cose

8 Fase comunale e signorile
Ripresa dei commerci e degli scambi La conservazione dei campioni è delegata alle sedi del potere civile Si assiste ad un certo livellamento delle unità sulla base dei valori dei centri maggiori Restano senza esito i nuovi tentativi di uniformare le misure (es. Amedeo d’Aosta, 1389) Metro – La misura di tutte le cose

9 Fase comunale e signorile
Un esempio di frammentazione metrologica: lo staio nella Repubblica veneziana A misura di mercato (transazioni ordinarie): 6 pesinali Per la riscossione dei fitti ai proprietari terreni: 7 pesinali A misura di San Marco, per i tributi alla Repubblica: 8 pesinali Metro – La misura di tutte le cose

10 Rinascimento e rivoluzione scientifica
Nascita della metrologia storica Passaggio a metodi quantitativi e nascita della teoria della misura scientifica Metro – La misura di tutte le cose

11 Metro – La misura di tutte le cose
La metrologia storica Vengono compilate tabelle con i fattori di conversione fra le unità utilizzate nel mondo greco e in quello romano e le unità dell’epoca, con particolare riguardo a quelle utilizzate in medicina e farmacia Metro – La misura di tutte le cose

12 Ricerca di unità di misura universali
1585: Simon Stevin propone per i pesi un sistema di numerazione su base decimale 1670: l’abate Mouton, matematico e astronomo, propone di adottare, come base delle misure universali, la lunghezza di un arco di un minuto di un cerchio massimo terrestre (corrisponde a circa 1850 m) Metro – La misura di tutte le cose

13 Ricerca di unità di misura universali
Opuscolo del 1671 sulla proposta di misurazione del meridiano Metro – La misura di tutte le cose

14 Ricerca di unità di misura universali
: Si affacciano in questo periodo nuove proposte di fondazione di una “metrologia naturale” che si basi non sul piede del re, ma su grandezze universali, valide per tutti e ovunque. Huygens propone di utilizzare come unità universale di lunghezza quella del pendolo che batte il secondo. Equivale a circa 99,4 cm. Metro – La misura di tutte le cose

15 Ricerca di unità di misura universali
Christiaan Huygens Metro – La misura di tutte le cose

16 Ricerca di unità di misura universali
Legge di isocronismo del pendolo. Si tratta del pendolo di periodo pari a 2 secondi. Metro – La misura di tutte le cose

17 Ricerca di unità di misura universali
1675: Olaf Romer, astronomo danese, fa propria la proposta di Huygens, che incontra anche il favore della Royal Society. 1675: Tito Livio Burattini propone di chiamare “metro cattolico”, cioè universale, il campione realizzato con il pendolo Metro – La misura di tutte le cose

18 Ancora cent’anni dopo…
1775: Turgot, all’epoca ministro francese delle finanze, riprende l’idea del pendolo che batte il secondo, con la precisazione della latitudine 45° nell’emisfero nord, a livello del mare. 1789, 24 luglio: viene presentata alla Camera dei Comuni inglese una proposta per l’adozione di un sistema metrico decimale. I tempi sembrano finalmente maturi, ma… Metro – La misura di tutte le cose

19 Metro – La misura di tutte le cose
Nel secolo dei lumi Cominciano a crearsi alcune condizioni favorevoli alla rivoluzione metrologica, ma permane un divario sensibile fra mondo scientifico e applicazioni tecnico-commerciali. Non è venuto meno il notevole frazionamento nelle misure. Alcuni esempi relativi alle misure agrarie ancora alla vigilia dell’introduzione del metro. Metro – La misura di tutte le cose

20 Metro – La misura di tutte le cose
Nel secolo dei lumi · In Istria i terreni si misurano in giornate arative e le vigne a zappadori, cioè all’estensione che un uomo può zappare in un giorno ·Nelle campagne bresciane le proprietà terriere vengono misurate sulla base del lavoro di dieci buoi oppure (in altre zone) del lavoro di otto buoi e due cavalli ·Nel regno di Napoli il lavoro di quattro buoi in un giorno determina la misura dei campi · In Friuli si utilizza la giornata del falciatore. Metro – La misura di tutte le cose

21 Metro – La misura di tutte le cose
Nel secolo dei lumi Ricerca di unità di misura universali Finalmente alla fine del Settecento in Francia si creano le condizioni per una svolta nel campo della metrologia. Alcuni degli scienziati che contribuiscono a questa impresa: Condorcet, Delambre, Méchain, Lavoisier, Monge, Lagrange, Legendre, Carnot, Biot, Savart, Arago Metro – La misura di tutte le cose

22 Il frazionamento delle misure
Principali unità di lunghezza utilizzate a Parigi alla fine del ‘700 piede del re: 32,5 cm tesa (6 piedi) : 1,949 m auna (per le stoffe): 3 piedi 7 pouces 10 lignes: 1,188 m lega comune (per le misure itinerarie): 2283 tese (4,45 km) Metro – La misura di tutte le cose

23 Il frazionamento delle misure
Regione o città Equivalenti in piedi del re (32,5 cm) Normandia 0,92 Lorena 0,90 Strasburgo 0,89 Besançon 0,95 Digione 0,97 Macon 1,03 Bordeaux 1,10 Lione 1,05 Aix-en-Provence 0,83 Monaco 0,72 Metro – La misura di tutte le cose

24 Il frazionamento delle misure
Metro – La misura di tutte le cose

25 Auna (misura delle stoffe)
Equivalenti in aune di Parigi (1,188 m) Lilla 0,58 Nancy 0,53 Strasburgo 0,44 Beauvaisis 0,99 Borgogna 0,67 Bretagna 1,16 Rouen, per drappi 0,97 Rouen, per tessili 1,18 Delfinato 1,66 Bayonne 0,74 Metro – La misura di tutte le cose

26 Auna (misura delle stoffe)
Metro – La misura di tutte le cose

27 Piedi: confronto con alcuni Paesi europei
Metro – La misura di tutte le cose

28 Metro – La misura di tutte le cose
Piedi e pertiche Sedici “piedi” fanno una “pertica” Metro – La misura di tutte le cose

29 Il frazionamento delle misure
Altri esempi. La legna da ardere era venduta a corde, il carbone di legna a carrate, il carbon fossile a carra, l’ocra a botti, il legname per carpenteria al marco o alla solive. L’acquavite si vendeva a brente, il grano a moggi e a salme. Le stoffe e i tappeti si compravano ad aune; boschi e prati venivano misurati in pertiche, i vigneti in daurées… Metro – La misura di tutte le cose

30 Il frazionamento delle misure
… Le lunghezze erano misurate in tese e in piedi del Perù, che equivalevano a un pollice, una logne e otto punti di piede del Re, il quale piede poteva essere quello del re di Macedonia o di Polonia, e anche quello delle città di Padova, di Pesaro e di Urbino. Era, molto approssimativamente, l’antico piede della Franca Contea… Metro – La misura di tutte le cose

31 Il frazionamento delle misure
… quattro piedi di Bordeaux equivalevano più o meno all’auna di Laval, cinque formavano l’esapodo dei Romani, che era pari alla canna di Tolosa… Commenta il matematico e storico Guedj: “Che confusione: due pesi e due misure era il simbolo stesso dell’ingiustizia, figurarsi quando le misure diventavano alcune centinaia.” Metro – La misura di tutte le cose

32 Il frazionamento delle misure
Quante erano le misure utilizzate in Francia alla fine del ‘700? Denis Guedj parla di 800 misure. Concorda con questo dato il fisico e storico della scienza Ken Alder che rincara la dose: “Si stima che sotto la veste di circa 800 nomi, l’Ancien Régime nascondesse l’impressionante numero di diverse unità di peso e di misura”. Metro – La misura di tutte le cose

33 I Cahiers des Doléances
Particolarmente ricca è la documentazione di Cahiers in cui si denunciano soprusi in materia di pesi e misure, e il loro numero è particolarmente alto nelle zone in cui i vincoli feudali sono più tenaci e odiosi. Metro – La misura di tutte le cose

34 Metro – La misura di tutte le cose
Gli anni della svolta 1791: l’Accademia delle Scienze di Francia incarica gli astronomi Delambre e Méchain di misurare l’arco di meridiano terrestre fra Dunkerque e Barcellona. 1792: Inizia il viaggio dei due astronomi 1793: la Convenzione per affrettare l’uniformazione delle misure decide di adottare un sistema provvisorio di misure. 1795: si adotta la divisione decimale delle misure 1799: proclamazione ufficiale del valore del metro Metro – La misura di tutte le cose

35 Metro – La misura di tutte le cose
Gli anni della svolta Decreto legislativo del 1793 sull’introduzione del metro Metro – La misura di tutte le cose

36 Metro – La misura di tutte le cose
I protagonisti Marie-Jean marchese di Condorcet 1743 – 1794 “Il metro sarà eterno perché tratto dalla Terra, che è eterna. Allo stesso modo, il metro sarà patrimonio di tutti gli esseri umani, proprio come la Terra appartiene a tutti” Metro – La misura di tutte le cose

37 Metro – La misura di tutte le cose
I protagonisti Antoine Lavoisier Metro – La misura di tutte le cose

38 Metro – La misura di tutte le cose
I protagonisti Lazare Carnot Metro – La misura di tutte le cose

39 Il progetto complessivo
Il metro sarà una misura tratta dalla natura Le varie unità di misura (lunghezza, superficie, capacità, peso) dovranno costituire un sistema interconnesso Tutte le altre unità saranno definite in relazione al metro, la misura di tutte le cose Per multipli e sottomultipli si utilizzerà una scala decimale, con prefissi presi dal greco e dal latino Metro – La misura di tutte le cose

40 Metro – La misura di tutte le cose
Inizia l’avventura Delambre La Méridienne Méchain Metro – La misura di tutte le cose

41 Metro – La misura di tutte le cose
Inizia l’avventura Raccontano le cronache dell’epoca: “24 giugno Nel giardino delle Tuileries, in fondo al viale, davanti a un padiglione, due carrozze dal carico pesante, parcheggiate posteriore contro posteriore, erano in procinto di partire. Identiche tranne che nel colore, una verde, l’altra ramata, erano munite sul retro di un grosso baule dalla strana forma…”. Metro – La misura di tutte le cose

42 Metro – La misura di tutte le cose
Inizia l’avventura … Intorno a esse era riunito un piccolo gruppo: Lavoisier, chimico di fama, Condorcet, filosofo e deputato dell’Assemblea legislativa, e il Cavalier de la Borda, fisico. Tutto il gruppetto prendeva commiato dai cittadini Pierre Méchain e Jean-Baptiste Delambre, che si accingevano a lasciare la capitale. "Allora, Méchain, a voi il Sud e a me il Nord” gridò Delambre”. Metro – La misura di tutte le cose

43 Metro – La misura di tutte le cose
Méchain Pierre Méchain Laon Valencia 1804 Metro – La misura di tutte le cose

44 Metro – La misura di tutte le cose
Delambre Jean-Baptiste Delambre Amiens Parigi 1822 Metro – La misura di tutte le cose

45 Metro – La misura di tutte le cose
La triangolazione Metro – La misura di tutte le cose

46 Metro – La misura di tutte le cose
La triangolazione Metro – La misura di tutte le cose

47 Metro – La misura di tutte le cose
La catena di triangoli Metro – La misura di tutte le cose

48 Metro – La misura di tutte le cose
La catena di triangoli Metro – La misura di tutte le cose

49 Metro – La misura di tutte le cose
Il cerchio ripetitore Cerchio ripetitore, costruito dal cavalier de la Borda e da Lenoir Metro – La misura di tutte le cose

50 Diffusione delle notizie
Da Parigi al Nord della Francia: 2-3 giorni. Da Parigi al Sud: 8-11 giorni Metro – La misura di tutte le cose

51 Alcuni momenti dell’avventura
Un esempio fra i tanti della diffidenza delle popolazioni: gli abitanti del villaggio di La Bastide scambiano Delambre per uno stregone. Ecco cosa dicono le cronache dell’epoca: “Chi altro avrebbe potuto pagare una squadra di uomini per trasportare legname, con un carro, sulla vetta di Puy Violent e montarlo in una piramide? Quando una mucca non voleva saperne di produrre latte, quando un aratro si rompeva, quando un viaggio si rivelava sfortunato, la colpa era dell’occhio maligno dello stregone”. Inutile aggiungere che lo scienziato si salvò a stento dalla furia dei contadini. Metro – La misura di tutte le cose

52 I risultati delle misurazioni
Taccuino di Méchain Taccuino di Delambre Metro – La misura di tutte le cose

53 Metro – La misura di tutte le cose
L’annuncio L’annuncio conclusivo all’Assemblea Legislativa il 22 giugno 1799: “Cittadini, sono in grado di comunicarvi che la lunghezza del metro è di 3 piedi, 11 linee, 296/1000 della tesa del Perù”. La sbarra di platino costruita da Fortin, lunga un metro e frutto del lavoro settennale di Delambre e Méchain, è nota come “metro degli archivi”, e dà inizio alla cosiddetta era dei prototipi. Metro – La misura di tutte le cose

54 Uno dei primi esemplari
Place Vendôme a Parigi (Ministero della Giustizia) Metro – La misura di tutte le cose

55 Alcuni giudizi sull’impresa del metro
“Senza le tempeste della Rivoluzione l’impresa sarebbe certamente durata molto meno, ma senza di essa non sarebbe mai cominciata.” (Denis Guedj) “La rivoluzione aveva procurato agli scienziati francesi l’irripetibile opportunità di riscrivere le misure del mondo, ma anche rischi di uguale portata” (Ken Alder) Metro – La misura di tutte le cose

56 Alcuni giudizi sull’impresa del metro
Un brano di Tarbé del 1813, conferma che si trattò di una grande impresa: ”Le osservazioni sono state prese senza fare correzioni, senza aggiustare i risultati a posteriori; nonostante ciò sui 115 triangoli che collegano gli estremi dell’arco di meridiano, ce ne sono ben 36 per i quali l’errore complessivo dei tre angoli è di meno di un secondo d’arco, vale a dire meno di 1/3600° su 180°, pari a poco più di una parte su un milione.” Metro – La misura di tutte le cose

57 Alcuni giudizi sull’impresa del metro
Alla fine dell’800, un secolo dopo l’avventura dei due astronomi, il Servizio geografico dell’esercito di Francia ha realizzato una nuova misurazione del Meridiano, con metodi e strumenti ben più perfezionati di quelli precedenti, e in una situazione politico-sociale un po’ più tranquilla… I risultati confermano in misura notevole quelli del 1799: il metro ricavato dalle misure di Delambre e Méchain differiscono per meno di 0,2 mm dalla decimilionesima parte del meridiano. Metro – La misura di tutte le cose

58 Alcuni giudizi sull’impresa del metro
“Le vittorie militari vanno e vengono, ma il metro è destinato a durare per sempre” Metro – La misura di tutte le cose

59 La faticosa affermazione del metro
Il metro, introdotto nel 1799, fu abolito da Napoleone nel 1812, rischiò di venire smantellato definitivamente al pari del calendario repubblicano e venne reintrodotto nuovamente in Francia solamente nel 1840. Anche le riforme e le innovazioni animate dalle migliori intenzioni devono fare i conti con la realtà e le tradizioni consolidate, per ottenere il consenso di cui hanno bisogno. Metro – La misura di tutte le cose

60 L’affermazione del metro
1875: Convenzione del metro. I rappresentanti di 17 Paesi, fra cui l’Italia, firmano a Parigi la convenzione del metro. E’ di fatto il più vecchio trattato internazionale ancora in vigore. Per l’Italia firma Costantino Nigra. Il metro è definito come la quarantamilionesima parte del meridiano terrestre. Metro – La misura di tutte le cose

61 L’affermazione del metro
La convenzione del metro (1875) Metro – La misura di tutte le cose

62 Seconda definizione del metro
1889: Conferenza Generale Pesi e Misure. “Il metro è la lunghezza del campione di platino-iridio conservato al museo di Sèvres a Saint-Cloud, presso Parigi”. Il nuovo campione è molto più preciso del precedente, con un’incertezza di duecento parti su un miliardo. La lega utilizzata è praticamente inattaccabile agli agenti corrosivi, presenta coefficienti di dilatazione termica molto modesti e la sua forma come la lettera X è scelta in modo da rendere minime le flessioni sotto l’effetto del proprio peso. Metro – La misura di tutte le cose

63 Seconda definizione del metro
1889: Conferenza Generale Pesi e Misure. Una copia del metro campione in platino-iridio Metro – La misura di tutte le cose

64 Terza definizione del metro
1960: l’11^ Conferenza Generale Pesi e Misure prende atto di un difetto fondamentale della definizione fino allora adottata: il metro campione pone problemi relativi alla riproducibilità e propone la ricerca di una lunghezza rigorosamente costante in qualche fenomeno fisico. Termina, per quanto riguarda il metro, l’era dei prototipi. Metro – La misura di tutte le cose

65 Terza definizione del metro
La conferenza definisce il nuovo metro campione, chiamato metro ottico e basato su una particolare radiazione emessa dal Krypton, come “ ,63 volte la lunghezza d’onda nel vuoto della luce del 86Kr emessa nella transizione non perturbata dal livello 2p10 al livello 5d5 quando la lampada si trova al punto triplo dell’azoto, vale a dire ad una temperatura di 63,15 K”. Metro – La misura di tutte le cose

66 Quarta definizione del metro
1983 Si riunisce la 17^ CGPM. Nel frattempo con l’avvento del laser è possibile ottenere radiazioni più coerenti e riproducibili, e la costanza della velocità della luce nel vuoto introdotta con la relatività è ormai un fatto acquisito. Questa l’attuale definizione di metro: “La lunghezza del tragitto percorso dalla luce nel vuoto nel tempo di 1/ di secondo”. Metro – La misura di tutte le cose

67 Metro – La misura di tutte le cose
Bibliografia   Denis Guedj, Il Meridiano, Longanesi, 2001   Ken Alder, La misura di tutte le cose, Rizzoli, 2002  Ugo Tucci, Pesi e misure, Enciclopedia Einaudi, vol. 10, pag , Einaudi, 1983  L’aventure du mètre, Musée National des Techniques -- Parigi, 1989  Sergio Sartori, Le misure nella scienza, nella tecnica, nella società, Paravia, 1979  Giuliano Toraldo di Francia, L’indagine del mondo fisico, Einaudi, 1975   Morrison-Eames, Potenze di dieci, Zanichelli, 1988 Metro – La misura di tutte le cose

68 Metro – La misura di tutte le cose
Alcuni siti internet Museo della Bilancia di Campogalliano  Bureau International Poids et Mésures:  Istituto Metrologico Nazionale « Gustavo Colonnetti »:  Istituto Elettrotecnico Nazionale « Galileo Ferraris »:  The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty: Metro – La misura di tutte le cose

69 Metro – La misura di tutte le cose
La frase “Le conquiste militari vanno e vengono, ma il metro è destinato a durare per sempre” Metro – La misura di tutte le cose


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