Strumenti di misura: di cosa parliamo?

Conoscere gli strumenti di misura permette di entrare a diretto contatto con la fisica, vale a dire la disciplina scientifica che consiste nello studio, attraverso leggi matematiche, dei fenomeni naturali, dei loro effetti e delle loro origini. Affinché si riesca ad esaminare un certo fenomeno, non si può fare a meno di valutare la sua intensità, che corrisponde alla grandezza della sua proprietà. Per questo motivo è indispensabile una misurazione, e cioè un processo che consenta di stimare la qualità di un fenomeno sul piano quantitativo, tramite degli specifici strumenti.

Gli strumenti di misura

Come si può immaginare, gli strumenti di misura si differenziano a seconda dei fenomeni che vengono studiati. Per la misurazione delle masse, per esempio, si fa riferimento alle bilance, che si basano sulla forza di gravità per individuare la forza peso con la quale un corpo viene attratto dal centro della Terra. Per la misurazione dei tempi, invece, si fa riferimento ai cronometri, che consentono di calcolare la durata dei fenomeni. Ancora, per la misurazione delle lunghezze si fa riferimento a righelli, metri o altri strumenti che sono tarati su una lunghezza standard (il centimetro nel caso dei righelli, per esempio). Quando si ha la necessità di misurare una velocità ci si affida a un tachimetro, presente anche sulle automobili: esso calcola il rapporto tra il numero di chilometri che vengono percorsi e il tempo necessario per percorrere la distanza. Con le temperature, poi, ci si deve affidare ai termometri, che possono basarsi sui cristalli liquidi o sul mercurio. Infine, la misurazione delle forze dipende dall’utilizzo di un dinamometro a molla.

La sensibilità degli strumenti

A seconda del fenomeno che deve essere analizzato e studiato, lo strumento a cui si ricorre deve essere caratterizzato da una certa portata, da una certa precisione e da una certa sensibilità. Per fare un esempio banale ma che renda bene l’idea, non si può certo adoperare un righello per la misurazione della distanza tra due paesi, così come non si può usare un tachimetro per la misurazione del tempo cronometrico di una gara di nuoto a stile libero disputata sulla distanza di 50 metri.

In qualsiasi caso, ogni misurazione porta con sé un margine di errore, che rappresenta l’incertezza e che dipende proprio dalla sensibilità dello strumento che si utilizza. Essa corrisponde al valore minimo di una grandezza fisica che lo strumento in questione è in grado di riconoscere. La precisione, invece, coincide con l’accuratezza del dato che lo strumento fornisce, e dipende dai materiali che compongono lo strumento. Infine, la portata è il massimo valore che può essere misurato da uno strumento.

Ovviamente, non tutte le misurazioni possono essere dirette: alcune sono obbligatoriamente indirette. Si parla di misure dirette per indicare quelle che possono essere verificate usando uno strumento di misurazione, mentre quelle indirette derivano dal rapporto tra grandezze differenti. Per esempio, la capacità di un contenitore può essere ricavata moltiplicando l’altezza del contenitore all’area della sua base (nel caso in cui esso abbia la forma di un cilindro), in modo tale da ottenere una grandezza cubica a partire da una grandezza lineare e una grandezza quadratica.

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