Manuale – Capitolo 15 – Sistema Internazionale di Unità di Misura (SI)

SISTEMA INTERNAZIONALE DI UNITÀ (SI)

Unità SI secondo CNR-UNI 10003-74

                                    Grandezze fondamentali, supplementari e relative unità


Grandezza

Unità SI

Nome

Simbolo

Definizione

F o n d a m e n t a l i

lunghezza

metro

m

Lunghezza uguale a 1.650.763,73 lunghezze d’onda, nel vuoto, della radiazione corrispondente alla transizione fra i livelli 2p10e 5d5 dell’atomo di cripto 86. In Italia il metro è attuato mediante il campione dell’Istituto di Metrologia Gustavo Colonnelli del CNR, a Torino.

massa

kilogrammo

kg

Massa del prototipo internazionale conservato al Pavillon de Breteuil (Sèvres). In Italia il campione del kilogrammo è conservato presso il Ministero dell’Industria, del Commercio e dell’Artigianato (Servizio Metrico), a Roma.

tempo

secondo

s

Intervallo di tempo che contiene 9.192.631.770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione fra i due livelli iperfini dello stato fondamentale dell’atomo di cesio 133. In Italia il secondo è attuato mediante il campione dell’Istituto Elettrotecnico Nazionale Galileo Ferraris, a Torino.

corrente elettrica (intensità di)

ampere

A

Intensità di corrente elettrica che, mantenuta costante in due conduttori rettilinei, paralleli, di lunghezza infinita, di sezione circolare trascurabile e posti alla distanza di 1 m l’uno dall’altro nel vuoto, produce tra i due conduttori la forza di 2 x 107 N su ogni metro di lunghezza. In Italia l’ampere è attuato mediante il campione dell’Istituto Elettrotecnico Nazionale Galileo Ferraris, a Torino.

temperatura termodinamica

kelvin

K

Frazione 1 / 273,16 della temperatura termodinamica del punto triplo dell’acqua. In Italia la scala termodinamica delle temperature è attuata mediante i campioni dell’Istituto di Metrologia Gustavo Colonnetti del CNR, a Torino.

intensità luminosa

candela

cd

Intensità luminosa di una superficie con area di 1 / 600.000 (m2) del corpo nero alla temperatura di solidificazione del platino, emessa nella direziono perpendicolare alla superficie stessa, alla pressione di 101.325 Pa. In Italia la candela è attuata mediante il campione dell’Istituto Elettrotecnico Nazionale Galileo Ferraris, a Torino.

quantità di sostanza

mole

mol

Quantità di sostanza di un sistema che contiene tante entità elementari quanti sono gli atomi in 0,012 kg di carbonio 12. Le entità elementari devono essere specificate e possono essere atomi, molecole, ioni, elettroni, ecc. ovvero gruppi specificati di tali particelle.

S u p p l e m e n t a r i

angolo piano

radiante

rad

Angolo piano al centro che su una circonferenza intercetta un arco di lunghezza uguale a quella del raggio.

angolo solido

steradiante

sr

Angolo solido al centro che su una sfera intercetta una calotta di area uguale a quella del quadrato il cui lato ha la lunghezza del raggio.


                                    Grandezze derivate e relative unità


Grandezza

Unità SI

Nome

Simbolo

Definizione e relazioni con le unità si fondamentali, supplementari o derivate

frequenza

hertz

Hz

Frequenza di un fenomeno periodico il cui periodo è 1 s.

1 Hz= 1 s-1

forza

newton

N

Forza che imprime a un corpo con massa di 1 kg l’accelerazione di 1 m/s2.

1 N = 1 kg m / s2

Pressione, tensione

pascal

Pa

Pressione esercitata dalla forza di 1 N applicata perpendicolarmente ad una superficie con area di 1 m2. 1 Pa = 1 N/m2

Lavoro; energia; quantità di calore

joule

J

Lavoro compiuto dalla forza di 1 N quando il suo punto di applicazione si sposta di 1 m nella direzione e nel verso della forza stessa. 1J=1N-m

potenza

watt

W

Potenza di un sistema che produce il lavoro di 1 J in 1 s. 1 W = 1 J/s

carica elettrica

coulomb

C

Carica elettrica che attraversa in 1 s una sezione di un conduttore percorso dalla corrente elettrica costante di 1 A. 1 C= 1 A-s

potenziale elettrico; diff. di potenziale; tensione; forza elettromotrice

volt

V

Differenza di potenziale elettrico che esiste tra due sezioni di un conduttore che, percorso dalla corrente elettrica costante di 1 A e senza essere sede di altri fenomeni energetici oltre a quello Joule, dissipa nel tratto compreso fra le due sezioni considerate la potenza di 1 W. 1 V = 1 W/A

capacità elettrica

farad

F

Capacità elettrica di un condensatore nel quale la differenza di potenziale elettrico fra le due armature varia di 1 V quando la carica elettrica di 1 C si trasferisce da un’armatura all’altra. 1 F = 1 C/V

resistenza elettrica

ohm

W

Resistenza elettrica tra due sezioni di un conduttore che, percorso dalla corrente elettrica di 1 A e senza essere sede di alcuna forza elettromotrice, da luogo fra le due sezioni considerate alla differenza di potenziale di 1 V.

1 Q = 1 V/A

conduttanza elettrica

siemens

S

Conduttanza elettrica tra due sezioni di un conduttore nel quale la differenza di potenziale di 1 V, applicata tra le due sezioni considerate, da luogo, in assenza di alcuna forza elettromotrice, al passaggio della corrente elettrica di 1 A. 1 S = 1 A/V

flusso di induzione magnetica; flusso magnetico

weber

Wb

Flusso di induzione magnetica che, concatenando un circuito costituito da una sola spira, induce in esso la forza elettromotrice di 1 V quando si annulla in 1 s con decremento lineare. 1 Wb= 1 V s

induzione magnetica

tesla

T

Induzione magnetica uniforme che, essendo perpendicolare ad una superficie piana con area di 1 m2, produce attraverso questa superficie il flusso di 1 Wb. 1 T = 1 Wb/m2

Induttanza propria; induttanza mutua

henry

H

Induttanza di un circuito chiuso nel quale è generata la forza elettromotrice di autoinduzione di 1 V, quando il circuito è percorso da una corrente elettrica che varia linearmente di 1 A in 1 s. 1 H = 1 V s/A

flusso luminoso

lumen

lm

Flusso luminoso emesso da una sorgente puntiforme isotropa di intensità luminosa di 1 ed nell’angolo solido di 1 sr, avente il vertice nella sorgente stessa. 1 Im = 1 cd-sr

illuminamento

lux

lx

Illuminamento di una superficie sulla quale il flusso luminoso dì 1 Im, incidente perpendicolarmente, si ripartisce in modo uniforme sull’area di 1 m2. 1 Ix = 1 Im/m2

Queste schede sono state compilate allo scopo di divulgare la conoscenza del sistema internazionale di unità (SI) Esse hanno quindi un valore puramente informativo poiché in tema di unità SI fa fede unicamente la norma CNR-UNI 10003-74 alla cui consultazione rimandiamo coloro che volessero approfondire l’argomento.

                                    Grandezze derivate di più comune impiego


Grandezza

Unità SI

Unità non SI

simbolo

ammesse

transitoriamente tollerate

area

m2

ettaro, ha =104 m2

ara, a =102 m2

Barn = 1028 m2

volume

m3

litro, l = 1 dm3

ettolitro, hl

centilitro, cl

millilitro, ml

velocità angolare

rad/s

 

giro al secondo, giro / s = 2p rad / s

giro al minuto, giro / min = (2p / 60) rad / s

velocità

m/s

kilometro all’ora, Km / h = (1 / 3,6) m/s

metro al minuto, m / min = (1/60) m / s

accelerazione angolare

rad/s2

   

accelerazione

m/s2

 

gal, Gal = 10-2 m / s2

massa volumica

kg/m3

t / m3, 1 t / m3 = 103 kg / m3

g / l, 1 g / l = 1 kg / m3

 

forza; peso

N

   

pressione; tensione

Pa, N/m2

bar = 105 Pa

mbar = 102 Pa

atmosfera normale, atm =101.325 Pa

atmosfera tecnica, at = 98 066,5 Pa

millimetro d’acqua convenzionale,

mmH2O =9,806 65 Pa

millimetro di mercurio convenzionate

mmHg = 133,322 Pa

torr.torr= 133,322 Pa

viscosità dinamica

Pa s, N s/m2

 

centipoise, cP = 10-3 Pa s

viscosità cinematica

m2/s

 

centistokes, cSt = lO-6 m2/s

lavoro; energia

J

elettronvolt,

eV= 1,602 13x 10-19 J

 

potenza

W

 

cavallo, CV = 735,499 W

carica elettrica

C

 

amperora, Ah = 3,6 x 103C

tensione elettrica

V

   

intensità di campo elettrico

V/m

   

capacità elettrica

F

   

intensità di campo magnetico

a/m

   

flusso magnetico

Wb

   

induzione magnetica

T

   

induttanza

H

   

impedenza, resistenza, reattanza elettrica

W

   

ammettenze, conduttanza, suscettanza elettrica

S

   

energia attiva

J

 

kilowattora, KWh

wattora.Wh = 3,6×103 J

coefficiente di dilatazione lineare

K-1

   

quantità di calore

J

 

grande caloria,

Cal= 1 kcal=4186,8J

caloria, cai = 4186,8 J

coefficiente di trasmissione termica

W/( m2 K)

   

conduttività termica

W/( m K)

   

capacità termica

J / K

   

flusso luminoso

lm

   

luminanza

cd/ m2

 

stilb, sb =104 cd / m2

apostilb, asb = 1 / p cd / m2

illuminamento

lx

 

phot, ph = 104 lx

dose assorbita

J / kg

 

rad = 102 J / kg

attività (di sorgente radioattiva)

s-1

Curie, Ci = 3,7 x 1010 s-1

 


                                        Multipli e sottomultipli decimali


Fattore moltiplicativo

Prefisso

Nome

Simbolo

1012

tera

T

109

giga

G

106

mega

M

103

kilo

k

102

etto

h

101

deca

da

10-1

deci

d

10-2

centi

c

10-3

milli

m

10-6

micro

m

10-9

nano

n

10-12

pico

m

10-15

femto

f

10-18

atto

a

Il simbolo di un prefisso unito con il simbolo di una unità fondamentale, supplementare o derivata, dotata di nome speciale, forma il simbolo del multiplo o sottomultiplo di quella unità: esso può essere elevato a una potenza, positiva o negativa e combinato con simboli di altre unità per formare simboli di multipli o sottomultipli di unità di grandezze derivate. Per esempio:

1 mm

 

= 10-3 m

1 kV

 

= 10-3 V

1 mm3

= (10-3 m)3

= 10-9 m3

1 m s-1

= (10-6 s)-1

= 106 s-1

1 mm3 / s

= (10-3 m)3 / s

= 10-9 m3 / s

Non si devono usare prefissi composti; per esempio si deve scrivere:

3 nm e non 3 mmm

5 pF e non 5 mmF

I multipli e i sottomultipli dell’unità kilogrammo si formano premettendo i prefissi a grammo. Per esempio:

10-6kg = 10-6 (103 g) = 10-3 g = 1 mg

Uso delle unità SI e dei loro multipli e sottomultipli

Nelle elaborazioni numeriche, per evitare errori, si raccomanda l’uso delle unità SI e non dei loro multipli e sottomultipli. Tuttavia per esprimere i dati o i risultati di elaborazioni numeriche e di misurazioni, nonché le caratteristiche di componenti, di apparati, ecc., oltre l’uso delle unità SI, si raccomanda anche quello dei loro multipli e sottomultipli. Ove le cifre significative della misura siano poche, si raccomanda di usare l’unità SI o quel suo multiplo o sottomultiplo che dia luogo a valori numerici compresi tra 0,1 e 1000, con il criterio di scrivere soltanto le cifre significative. Per esempio:

Grandezza espressa in unità SI Cifre significative Espressione raccomandata
0,00394 m 3 3,94 mm
14100 N/m2 4 14,10 kN/m2
12000 N 2 12 kN
0,000213 m3 3 213 cm3

Si può derogare da questa raccomandazione quando si voglia mantenere la stessa unità nonostante che la misura vari di molte decadi.

Regole di scrittura

I nomi di tutte le unità SI, dei loro multipli e sottomultipli sono nomi comuni e devono avere l’iniziale minuscola.

I nomi di tutte le unità SI sono invariabili al plurale, eccetto il metro, il kilogrammo, il secondo, la candela, la mole, il radiante, lo steradiante e tutte le unità derivate in cui essi compaiono. Lo stesso vale per i multipli e i sottomultipli delle unità SI. nei testi, soprattutto in quelli stampati, si devono seguire le seguenti regole generali:

– l’unità, se accompagna la relativa misura, espressa di regola mediante il suo simbolo, scritto:

– in carattere tondo (diritto normale),

– non seguito da punto,

– dopo il valore numerico rappresentante la misura e in linea con esso:

– l’unità, se non accompagna la relativa misura, deve essere espressa con il suo nome e non con il simbolo, tuttavia con possibilità di deroga per il caso di formule ed elenchi di simboli;

– nei disegni, nei grafici e nei prospetti numerici un’unità comune a più valori numerici si può indicare mediante il solo simbolo.

Esempi:

Si deve scrivere: Il valore dell’accelerazione di gravita raccomandato per gli usi della metrologia internazionale è di 9,81260 m/s2

e non: Il valore dell’accelerazione di gravita raccomandato per gli usi della metrologia internazionale è di metri al secondo quadrato 9,81260.

Si deve scrivere:Il metro è la lunghezza…

e non: Il m è la lunghezza…

Si può scrivere: La conduttività termica k è espressa in W/(m K).

Per le regole generali di scrittura, vedere UNI 2950-74

Il simbolo di un multiplo o sottomultiplo di un’unità si scrive facendo precedere il simbolo dell’unità da quello del prefisso senza interposizione di un punto o di uno spazio. Il simbolo di un’unità derivata, prodotto di due o più unità, si scrive interponendo il punto di moltiplicazione o uno spazio tra i simboli delle unità componenti.

Esempio:

Unità: newton per metro

Simbolo: N m

Il simbolo di un’unità derivata, quoziente di altre, si forma interponendo fra il simbolo a numeratore e quello a denominatore il tratto obliquo di divisione, o la riga di frazione, ovvero usando gli esponenti negativi.

Esempio:

Unità: metro al secondo quadrato

Simbolo: m / s-2 ; m s-2

Per le unità derivate, che sono contemporaneamente prodotto e quoziente di altre, si applicano le regole precedenti, evitando in ogni caso forme di scrittura che possano dar luogo a perplessità.

Esempio:

Unità: watt al metro quadrato e al kelvin

Simbolo: W / (m2 K) ; W m2 K-1

                                   Tabelle di conversione

                                     Angolo piano

 

rad

m rad

m rad

grado sessagesimale

o

minuto di angolo

secondo di angolo

grado centesimale

o gon

rad

1

103

106

180 / p =

= 57,2958

180 x 60 / p =

= 3437,75

180 x 3600 / p=

= 206264,81

200 / p =

= 63,6620

m rad

10-3

1

103

5,7296 10-2

3,4377

206,26

6,3662 10-2

m rad

10-6

10-3

1

5,7296 10-5

3,4377 10-3

0,2063

6,3662 10-5

grado sessagesimale

o

p / 180 =

= 1,7453 10-2

17,4533

17453,29

1

60

3600

1,1111

minuto di angolo

p / (180 x 60) =

= 2,9089 10-4

2,9089 10-1

290,8882

1 / 60 =

= 1,6667 10-2

1

60

1,8519 10-2

secondo di angolo

p / (180 x 3600) =

= 4,8481 10-6

4,8481 10-3

4,8481

1 / 3600 =

= 2,7778 10-4

1 / 60 =

= 1,6667 10-2

1

3,0864

grado centesimale

o gon

p / 200 =

= 1,5708 10-2

15,7080

15 708

180 / 200 = 0,9

54

3240

1

                                        Forza

 

N

daN

kN

MN

kg, kgf o kgp

N

1

0,1

10-3

10-6

0,1020

daN

10

1

10-2

10-5

1,0197

kN

103

102

1

10-3

101,97

MN

106

105

103

1

101 971,62

kg, kgf o kgp

9,8066

0,9807

9,8066 10-3

9,8066 10-6

1

                                        Pressione e tensione

 

Pa

(N/m2)

kPa

MPa

(N / mm2)

bar

(daN / cm2)

kg / cm2

atm

mm Hg

mm H2O

Pa (N/m2)

1

10-3

10-6

10-5

1,0197 10-5

9,8692 10-6

7,5 10-3

0,1020

KPa

103

1

10-3

10-2

1,0197 10-2

9,8692 10-3

7,5

101,97

MPa (N / mm2)

106

103

1

10

10,1972

9,8692

7500

101971,62

bar (daN / cm2)

105

102

10-1

1

1,0197

0,9869

750

10197,16

kg / cm2

98 066,50

98,07

9,8088 10-2

0,9807

1

0,9680

735,06

9993,22

atm

101325

101,3250

0,1013

1,0132

1,033

1

760

10332,27

mm Hg

133,32

0,1333

1,3332 10-4

1,3332 10-3

1,36 10-3

1,316 10-3

1

13,5951

mm H2O

9,8066

9,8066 10-3

9,8066 10-6

9,8066 10-5

1,0007 10-4

0,9678 10-4

7,3556 10-2

1

                                        Energia, lavoro, quantità di calore

 

joule

wh

caloria

joule

1

2,7778 10-4

0,2388

wh

3,600

1

859,84

caloria

4,1868

1,16 10-3

1

                                        Potenza

 

watt

CV

cal/h

watt

1

2,36 10-3

859,84

CV

735,50

1

633874,24

cal/h

1,16 10-3

1,5776 10-6

1