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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.

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Presentazione sul tema: "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."— Transcript della presentazione:

1 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 cose2 Impero Romano

3 Metro – La misura di tutte le cose3 Epoca romana Lunghezza piede=4 palmi =16 dita0,2957 m passo= 5 piedi stadio= 625 piedi miglio= 5000 piedi Superficie jugero ~ 220*120 piedi2308 m 2 Capacità anfora= 1 piede 3 26,26 l Peso libbra = 12 once = 576 scrupoli 327,45 g

4 Metro – La misura di tutte le cose4 Lunità di superficie agraria Varrone: Iugerum vocant quod iuncti boves uno die exarare possint Epoca romana

5 Metro – La misura di tutte le cose5 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 Epoca romana

6 Metro – La misura di tutte le cose6 Caratteri essenziali della metrologia di questo periodo: Frammentazione delle misure Sopravvive talvolta ununità soltanto nominale Pes regis Liutprandi Conservazione delle unità nelle Chiese Medioevo

7 Metro – La misura di tutte le cose7 Carlo Magno – Tentativo di uniformare le unità (anno 789) Medioevo

8 Metro – La misura di tutte le cose8 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 dAosta, 1389) Fase comunale e signorile

9 Metro – La misura di tutte le cose9 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 Fase comunale e signorile

10 Metro – La misura di tutte le cose10 Rinascimento e rivoluzione scientifica Nascita della metrologia storica Passaggio a metodi quantitativi e nascita della teoria della misura scientifica

11 Metro – La misura di tutte le cose11 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 dellepoca, con particolare riguardo a quelle utilizzate in medicina e farmacia

12 Metro – La misura di tutte le cose12 Ricerca di unità di misura universali 1585: Simon Stevin propone per i pesi un sistema di numerazione su base decimale 1670: labate 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)

13 Metro – La misura di tutte le cose13 Ricerca di unità di misura universali Opuscolo del 1671 sulla proposta di misurazione del meridiano

14 Metro – La misura di tutte le cose14 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.

15 Metro – La misura di tutte le cose15 Ricerca di unità di misura universali Christiaan Huygens

16 Metro – La misura di tutte le cose16 Ricerca di unità di misura universali Legge di isocronismo del pendolo. Si tratta del pendolo di periodo pari a 2 secondi.

17 Metro – La misura di tutte le cose17 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 : Tito Livio Burattini propone di chiamare metro cattolico, cioè universale, il campione realizzato con il pendolo

18 Metro – La misura di tutte le cose18 Ancora centanni dopo… 1775: Turgot, allepoca ministro francese delle finanze, riprende lidea del pendolo che batte il secondo, con la precisazione della latitudine 45° nellemisfero nord, a livello del mare. 1789, 24 luglio : viene presentata alla Camera dei Comuni inglese una proposta per ladozione di un sistema metrico decimale. I tempi sembrano finalmente maturi, ma…

19 Metro – La misura di tutte le cose19 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 dellintroduzione del metro.

20 Metro – La misura di tutte le cose20 Nel secolo dei lumi In Istria i terreni si misurano in giornate arative e le vigne a zappadori, cioè allestensione 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.

21 Metro – La misura di tutte le cose21 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

22 Metro – La misura di tutte le cose22 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)

23 Metro – La misura di tutte le cose23 Il frazionamento delle misure Regione o cittàEquivalenti in piedi del re (32,5 cm) Normandia0,92 Lorena0,90 Strasburgo0,89 Besançon0,95 Digione0,97 Macon1,03 Bordeaux1,10 Lione1,05 Aix-en-Provence0,83 Monaco0,72

24 Metro – La misura di tutte le cose24 Il frazionamento delle misure

25 Metro – La misura di tutte le cose25 Auna (misura delle stoffe) Equivalenti in aune di Parigi (1,188 m) Lilla0,58 Nancy0,53 Strasburgo0,44 Beauvaisis0,99 Borgogna0,67 Bretagna1,16 Rouen, per drappi0,97 Rouen, per tessili1,18 Delfinato1,66 Bayonne0,74

26 Metro – La misura di tutte le cose26 Auna (misura delle stoffe)

27 Metro – La misura di tutte le cose27 Piedi: confronto con alcuni Paesi europei

28 Metro – La misura di tutte le cose28 Piedi e pertiche Sedici piedi fanno una pertica

29 Metro – La misura di tutte le cose29 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, locra a botti, il legname per carpenteria al marco o alla solive. Lacquavite 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…

30 Metro – La misura di tutte le cose30 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, lantico piede della Franca Contea…

31 Metro – La misura di tutte le cose31 Il frazionamento delle misure … quattro piedi di Bordeaux equivalevano più o meno allauna di Laval, cinque formavano lesapodo 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 dellingiustizia, figurarsi quando le misure diventavano alcune centinaia.

32 Metro – La misura di tutte le cose32 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, lAncien Régime nascondesse limpressionante numero di diverse unità di peso e di misura.

33 Metro – La misura di tutte le cose33 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.

34 Metro – La misura di tutte le cose34 Gli anni della svolta 1791: lAccademia delle Scienze di Francia incarica gli astronomi Delambre e Méchain di misurare larco di meridiano terrestre fra Dunkerque e Barcellona. 1792: Inizia il viaggio dei due astronomi 1793: la Convenzione per affrettare luniformazione 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

35 Metro – La misura di tutte le cose35 Gli anni della svolta Decreto legislativo del 1793 sullintroduzione del metro

36 Metro – La misura di tutte le cose36 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

37 Metro – La misura di tutte le cose37 I protagonisti Antoine Lavoisier

38 Metro – La misura di tutte le cose38 I protagonisti Lazare Carnot

39 Metro – La misura di tutte le cose39 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

40 Metro – La misura di tutte le cose40 Inizia lavventura La Méridienne Delambre Méchain

41 Metro – La misura di tutte le cose41 Inizia lavventura Raccontano le cronache dellepoca: 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, laltra ramata, erano munite sul retro di un grosso baule dalla strana forma….

42 Metro – La misura di tutte le cose42 Inizia lavventura … Intorno a esse era riunito un piccolo gruppo: Lavoisier, chimico di fama, Condorcet, filosofo e deputato dellAssemblea 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.

43 Metro – La misura di tutte le cose43 Méchain Pierre Méchain Laon Valencia 1804

44 Metro – La misura di tutte le cose44 Delambre Jean-Baptiste Delambre Amiens Parigi 1822

45 Metro – La misura di tutte le cose45 La triangolazione

46 Metro – La misura di tutte le cose46 La triangolazione

47 Metro – La misura di tutte le cose47 La catena di triangoli

48 Metro – La misura di tutte le cose48 La catena di triangoli

49 Metro – La misura di tutte le cose49 Il cerchio ripetitore Cerchio ripetitore, costruito dal cavalier de la Borda e da Lenoir

50 Metro – La misura di tutte le cose50 Diffusione delle notizie Da Parigi al Nord della Francia: 2-3 giorni. Da Parigi al Sud: 8-11 giorni

51 Metro – La misura di tutte le cose51 Alcuni momenti dellavventura 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 dellepoca: 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 dellocchio maligno dello stregone. Inutile aggiungere che lo scienziato si salvò a stento dalla furia dei contadini.

52 Metro – La misura di tutte le cose52 I risultati delle misurazioni Taccuino di MéchainTaccuino di Delambre

53 Metro – La misura di tutte le cose53 Lannuncio Lannuncio conclusivo allAssemblea 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.

54 Metro – La misura di tutte le cose54 Uno dei primi esemplari Place Vendôme a Parigi (Ministero della Giustizia)

55 Metro – La misura di tutte le cose55 Alcuni giudizi sullimpresa del metro Senza le tempeste della Rivoluzione limpresa sarebbe certamente durata molto meno, ma senza di essa non sarebbe mai cominciata. (Denis Guedj) La rivoluzione aveva procurato agli scienziati francesi lirripetibile opportunità di riscrivere le misure del mondo, ma anche rischi di uguale portata (Ken Alder)

56 Metro – La misura di tutte le cose56 Alcuni giudizi sullimpresa 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 dellarco di meridiano, ce ne sono ben 36 per i quali lerrore complessivo dei tre angoli è di meno di un secondo darco, vale a dire meno di 1/3600° su 180°, pari a poco più di una parte su un milione.

57 Metro – La misura di tutte le cose57 Alcuni giudizi sullimpresa del metro Alla fine dell800, un secolo dopo lavventura dei due astronomi, il Servizio geografico dellesercito 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.

58 Metro – La misura di tutte le cose58 Alcuni giudizi sullimpresa del metro Le vittorie militari vanno e vengono, ma il metro è destinato a durare per sempre

59 Metro – La misura di tutte le cose59 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 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.

60 Metro – La misura di tutte le cose60 Laffermazione del metro 1875: Convenzione del metro. I rappresentanti di 17 Paesi, fra cui lItalia, firmano a Parigi la convenzione del metro. E di fatto il più vecchio trattato internazionale ancora in vigore. Per lItalia firma Costantino Nigra. Il metro è definito come la quarantamilionesima parte del meridiano terrestre.

61 Metro – La misura di tutte le cose61 Laffermazione del metro La convenzione del metro (1875)

62 Metro – La misura di tutte le cose62 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 unincertezza 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 leffetto del proprio peso.

63 Metro – La misura di tutte le cose63 Seconda definizione del metro 1889: Conferenza Generale Pesi e Misure. Una copia del metro campione in platino-iridio

64 Metro – La misura di tutte le cose64 Terza definizione del metro 1960: l11^ 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, lera dei prototipi.

65 Metro – La misura di tutte le cose65 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 donda nel vuoto della luce del 86 Kr emessa nella transizione non perturbata dal livello 2p 10 al livello 5d 5 quando la lampada si trova al punto triplo dellazoto, vale a dire ad una temperatura di 63,15 K.

66 Metro – La misura di tutte le cose66 Quarta definizione del metro 1983 Si riunisce la 17^ CGPM. Nel frattempo con lavvento 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 lattuale definizione di metro: La lunghezza del tragitto percorso dalla luce nel vuoto nel tempo di 1/ di secondo.

67 Metro – La misura di tutte le cose67 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 Laventure du mètre, Musée National des Techniques -- Parigi, 1989 Sergio Sartori, Le misure nella scienza, nella tecnica, nella società, Paravia, 1979 Giuliano Toraldo di Francia, Lindagine del mondo fisico, Einaudi, 1975 Morrison-Eames, Potenze di dieci, Zanichelli, 1988

68 Metro – La misura di tutte le cose68 Alcuni siti internet Museo della Bilancia di Campogalliano Museo_della_Bilancia/ Bureau International Poids et Mésures: Istituto Metrologico Nazionale « Gustavo Colonnetti »: Istituto Elettrotecnico Nazionale « Galileo Ferraris »: The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty:

69 Metro – La misura di tutte le cose69 La frase Le conquiste militari vanno e vengono, ma il metro è destinato a durare per sempre


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