Misure e grandezze

Per conoscere meglio la composizione della materia, è utile misurarla e osservarla attentamente. Misurare, infatti, significa conoscere. Le grandezze che si possono misurare si chiamano grandezze fisiche. Nel system si sono formate sette grandezze indipendenti: lunghezza, tempo, temperatura, intensità di corrente, massa, intensità di luce e quantità di sostanza. Da queste grandezze si possono anche ricavare grandezze derivate, come la velocità che è una grandezza derivata perché si basa sulla lunghezza percorsa con unità di tempo, il secondo, la cui unità di misura è m/s. Talvolta per comodità si usano anche i sottomultipli delle unità di misura e i loro multipli, come per esempio il km che è un multiplo del metro, il decimetro ed il centimetro, entrambi sottomultipli del metro.

Le grandezze estensive sono legate alla quantità di materia contenuta nel campione, mentre le grandezze intensive non sono legate alla quantità di materia contenuta nel campione, bensì solo alla natura del campione e alle condizioni in cui si trova il campione. Per esempio la densità, la massa e la pressione sono grandezze intensive, mentre il peso, il volume e la lunghezza sono grandezze estensive.

La lunghezza si misura con l'unità di misura nota come metro, che viene rappresentato dalla lettera m. Il campione del metro è di platino-iridio ed è conservato a Sèvres, in Francia. La definizione di metro è la seguente: la distanza nello spazio in cui la luce percorre nel vuoto in un intervallo di tempo di 1/299 792 458s. Questa unità di misura è utilizzata per misurare cose di cui ci serviamo quotidianamente, ma non è adatta per misurare l'atomo o cose più piccole, per le quali è importante ricorrere ai sottomultipli del metro.

Il secondo veniva usato per il riferimento di un giorno solare medio o precisamente come la parte 1/86 400 di un giorno solare medio. Questo sistema però non era così preciso per i lievi cambiamenti del moto di rotazione della terra, quindi si ricorreva a orologi atomici: alcuni atomi, infatti, sono capaci in particolari condizioni di emettere radiazioni di frequenza costante.

Il volume fa parte del gruppo delle grandezze estensive e la sua unità di misura è il metro cubo. Inoltre la superficie occupata da una materia si chiama volume.

la massa è un'unità di misura che fino o a poco tempo fa veniva usata in relazione alla quantità di materia, però la massa è anche considerata come quell'unità di misura capace di misurare l'inerzia di un corpo, ovvero la resistenza che un corpo oppone alla variazione di stato (il moto e la quiete). La sua unità di misura è il kg, il campione della massa è di platino-iridio ed è custodito a Sèvres. La massa è misurabile per mezzo di una bilancia con due piatti e due braccia; in un piatto si colloca la materia da misurare, mentre dall'altra parte lo si bilancia. Nel momento in cui i due piatti sono equilibrati in modo tale da essere pari, si è ottenuta la misura.
Quella forza con cui la terra attira un oggetto dalla sua parte viene chiamata forza peso o peso. Il peso è una forza, per cui la sua unità di misura è il joule. Il peso varia a seconda della posizione dell'oggetto che si vuole pesare; più si è lontani dal centro dalla terra, più il peso diminuisce. Sulla luna per esempio il peso di un oggetto pesato sulla terra equivarrà molto meno alla sesta parte della misura sulla terra, mentre la massa non varia mai, in qualunque punto ci si trovi.