... SI - unità derivate

Unità definite in meccanica

Nel S.I. le grandezze fondamentali della meccanica sono il tempo, la lunghezza e la massa. Le rispettive unità fondamentali sono il secondo, il metro e il chilogrammo.
Combinando tra di loro le grandezze fondamentali mediante moltiplicazioni e divisioni si ottengono varie grandezze derivate, nonché le corrispondenti unità derivate. Ad esempio:

Alcune unità derivate sono dotate di nome e simbolo propri. Le elenchiamo nella tabella sottostante.

 Grandezza

 Unità

Simbolo

Conversione
 Note
 Frequenza hertz

Hz
 1 Hz = 1 s-1  1, 2
 Forza newton

N
 1 N = 1 kg m s-2  3
 Pressione pascal

Pa
 1 Pa = 1 N m-2  4, 5
 Lavoro, energia, quantità di calore  joule

 J
 1 J = 1 N m  6, 7
 Potenza watt

 W
 1 W = 1 J s-1  8

  1. La frequenza &nu di un fenomeno periodico è l'inverso del suo periodo T: &nu=1/T.
    Una grandezza G dipende periodicamente dal tempo, con periodo T, se per qualsiasi istante t si ha che G(t)=G(t+T).
    La frequenza misura il numero di volte che un fenomeno periodico si ripete in un secondo.
  2. Le grandezze periodiche sinusoidali vengono descritte analiticamente con espressioni del tipo G(t)=A sin(&omega t), dove &omega è detta frequenza angolare, e si misura in rad s-1. La relazione tra frequenza angolare &omega e frequenza &nu è: &omega=2 &pi &nu.
  3. La forza unitaria di 1 N è la forza che imprime alla massa di 1 kg un'accelerazione di 1 m s-2.
  4. La pressione unitaria di 1 Pa è la pressione esercitata su una superficie di 1 m2 dalla forza di 1 N esercitata perpendicolarmente alla superficie.
  5. Il pascal è un'unità di misura piccola rispetto a molte esigenze pratiche. Viene spesso utilizzata un'unità di misura più grande, il bar: 1 bar = 105 Pa. Il bar è un'unità non-SI ammessa all'uso. La pressione di 1 bar corrisponde all'incirca alla pressione atmosferica (più precisamente, la pressione atmsferica standard è 101325 Pa = 1.01325 bar).
  6. Il lavoro unitario di 1 J è il lavoro della forza di 1 N per uno spostamento di 1 m nella direzione della forza.
  7. Gli esperimenti di Joule a metà del XIX secolo hanno dimostrato l'equivalenza tra calore e lavoro. Lavoro e calore non sono altro che differenti forme con cui due sistemi fisici possono scambiarsi energia. Il joule è pertanto unità di misura anche per le quantità di calore. L'unità di misura caloria (nelle sue diverse definizioni) non è ammessa dal S.I. e non dovrebbe pertanto venire più utilizzata.
  8. La potenza unitaria di 1 W corrisponde al lavoro di 1 J svolto nell'intervallo di tempo di 1 s.



Esistono grandezze fisiche diverse che hanno unità di misura uguali; ad esempio:

pur avendo significato fisico completamente diverso, si misurano in N m (newton per metro).
Uguali unità di misura non corrispondono pertanto sempre ad uguali grandezze fisiche.
 


Origine dei nomi

hertz Dal nome del fisico tedesco Heinrich Rudolf Hertz (Amburgo 1857 -Bonn 1894). Hertz verificò sperimentalmente l'esistenza delle onde elettromagnetiche (1887), previste teoricamente da J.K. Maxwell 16 anni prima.
newton  Dal nome del fisico e matematico inglese Isaac Newton (Woolsthorpe, Lincolnshire 1642 - Londra 1727). Autore della sistemazione assiomatica della meccanica, scopritore della legge della gravitazione universale, inventore del calcolo infinitesimale, effettuò anche importanti ricerche nel campo dell'ottica.
pascal Dal nome dello scienziato e filosofo francese Blaise Pascal (Clermont-Ferrand 1623 - Parigi 1662). Autore, tra l'altro, di importanti ricerche sperimentali sul vuoto e sulla statica dei fluidi.
joule Dal nome del fisico inglese James Prescott Joule (Salford 1818 - Sale, Cheshire 1889). Joule effettuò ricerche di elettricità e termodinamica, determinando l'equivalente meccanico della caloria ed enunciando la legge relativa all'effetto termico della corrente elettrica cge porta il suo nome.
watt Dal nome dell'inventore scozzese James Watt (1736-1819). Effettuò ricerche sulle macchine termiche a vapore, e nel 1769 brevettò la prima macchina con condensatore separato dal cilindro. Nel 1782 introdusse come unità di potenza il cavallo vapore britannico (horse power).