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Con effetto dal1° gennaio 1978, la Svizzera ha profondamente modificato la sua legislazione in materia di metrologia, accogliendo un sistema di misura riconosciuto su piano internazionale e noto come «Système International d'Unités» (SI). Il passaggio al nuovo sistema si è imposto dopo che numerosi partner commerciali, in particolare i paesi della CEE, l'avevano introdotto da anni, e altre nazioni si apprestavano a farlo.
In che cosa consiste il sistema internazionale d'unità di misura? Come è nato e secondo quali criteri è stato concepito? Quali vantaggi presenta? Quali unità non sono più ammesse? È questo il tipo di domande alle quali il presente opuscolo cerca di dare risposta. Nella sua seconda parte, una serie di tabelle riporta le più comuni unità di misura previste dalla nuova legge federale. Allegato è infine un comodo inserto, nel quale sono riassunti i dati più importanti dell'opuscolo.
Gli inizi della metrologia in Svizzera
Lo scambio di beni presuppone l'esistenza di valori convenzionali di riferimento che ne permettano la misurazione. Anche in Svizzera sono sorte perciò, fin dai tempi più antichi, innumerevoli unità di misura diverse. All'origine esse variavano da luogo a luogo e talvolta lo stesso nome indicava, a seconda della località, grandezze diverse. Particolarmente difficile era orientarsi nel campo delle misure di capacità: il cantone di Lucerna, per esempio, conosceva sette diversi «quarti», il cantone di Argovia diciassette e il cantone Vaud addirittura venti. Quest'ultimo cantone sembra anzi essere stato il più prolifico in materia di unità di misura. Ne contava infatti almeno 69, mentre ne sarebbero bastate quattro.
Nel corso del XVIII secolo, l'estendersi delle relazioni commerciali e il progresso della scienza e della tecnica mostrarono sempre più chiaramente quali e quante difficoltà creava la «giungla» di unità di misura esistenti. Si giunse così, nel 1801, al primo tentativo di introdurre anche in Svizzera il sistema metrico adottato ufficialmente in Francia fin dal 1795. Anche se dapprima non coronata da successo - il nuovo sistema si discostava troppo da quelli abituali -, l'iniziativa aprì la strada ai successivi sviluppi. Nel 1835, dodici cantoni decisero di adottare il sistema metrico e la scala decimale, conservando però nei limiti del possibile la terminologia tradizionale del piede e della libbra. Nel 1851 la Confederazione, basandosi sulla costituzione promulgata nel 1848, rese obbligatorio per tutta la Svizzera il sistema «misto» dei dodici cantoni e nel 1868 dichiarò legittimo, accanto a quello, l'uso del sistema metrico «puro». Per superare le difficoltà create dalla coesistenza dei due sistemi fu necessario attendere il 1875, quando la Svizzera riconobbe valido solo il sistema metrico decimale e aderì, come uno degli stati fondatori, alla Convenzione Internazionale del Metro. Veniva così perfezionato l'ancoraggio a un sistema di misurazione esatto, sviluppato su basi scientifiche, sempre più diffuso su piano internazionale e ancora oggi valido almeno nei suoi lineamenti essenziali.
Sviluppo del Sistema Internazionale di Unità
La ratifica della Convenzione del Metro aveva reso possibile l'unificazione internazionale delle grandezze di riferimento per misurazioni di lunghezza, superficie, volume e peso. Il rapido sviluppo della tecnica nel corso del XIX secolo mostrò tuttavia che era necessario unificare anche le varie unità di misura esistenti in altri campi della fisica. Si vide sempre più chiaramente che nella natura tutto è intimamente collegato e che numerose unità metrologiche, affermatesi nell'ambito dello studio isolato di fenomeni naturali, erano in realtà del tutto inutili. Ci si rese conto, per esempio, che la potenza è una grandezza fisica comune all'elettricità, alla termologia e alla meccanica, e per misurarla basta una sola unità, invece delle tre allora esistenti e difficilmente comparabili fra loro, cioè il watt per l'elettricità, la caloriaora per la termologia e il cavallo vapore per la meccanica. Gli sforzi per sviluppare un sistema unitario e coerente* di misurazione condussero infine, nel 1901, all'adozione del sistema proposto dall'italiano Giorgi, che prevedeva come unità di base il metro, il chilogrammo, il secondo e l'ohm. Da questo si sviluppò in seguito il sistema cosiddetto MKSA (metro, chilogrammo, secondo, ampere), riconosciuto in campo internazionale nel 1948. Con l'aggiunta di altre tre unità di base, si giunse quindi al Sistema Internazionale di Unità (SI), approvato nel 1960 in occasione della XI Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure.
Struttura del Sistema Internazionale d'Unità
Il SI è un sistema concepito su base rigidamente scientifica. Prevede sette unità di base, che in teoria permettono di misurare qualsiasi grandezza fisica. Il numero delle unità di base non è scelto in modo arbitrario ma dipende dal numero delle grandezze fisiche nel sistema che sono considerate come indipendenti. Poiché il numero delle grandezze fisiche supera di sette quello delle equazioni determinanti (equazioni per definizione e leggi di natura), per misurarle occorrono sette unità, dette fondamentali o «di base».
Un'importante esigenza delle unità di base è che siano definibili con precisione almeno pari a quella consentita dalle attuali tecniche di misurazione. Debbono essere inoltre riproducibili in qualsiasi momento in laboratorio. Per soddisfare queste esigenze è stato necessario modificare ripetutamente le definizioni, che oggi non si basano più, ad eccezione del chilogrammo, su prototipi di riferimento (campioni) atti a materializzare la misura, ma su costanti naturali il cui valore numerico è determinabile per via sperimentale ovunque e in qualsiasi momento.
Le sette unità di base sono:
il metro (lunghezza)
il chilogrammo (massa)
il secondo (tempo)
l'ampere (intensità di corrente elettrica)
il kelvin (temperatura)
la mole (quantità di materia)
la candela (intensità luminosa)
Benché, allo stato attuale delle conoscenze scientifiche, combinando le sette unità di base sia possibile determinare quantitativamente qualsiasi grandezza fisica misurabile, ad alcune combinazioni d'uso frequente sono stati dati nomi particolari. Basterà citare il caso della grandezza «forza», la cui unità di misura è data dalla formula chilogrammo per metro diviso secondo al quadrato (kg.m/s2), ma per la quale si usa comunemente il «newton». Le unità SI propriamente dette comprendono, oltre alle sette di base già menzionate, anche le unità derivate. Un'importante proprietà di queste ultime è la cosiddetta coerenza, il fatto cioè che tutte sono derivate da una combinazione di unità di base nella quale il fattore numerico è sempre I. Si evitano così le complicate operazioni prima necessarie in taluni calcoli di conversione. Basterà ricordare, per esempio, che per convertire la vecchia unità di misura della forza meccanica, il chilopond o chilogrammo-peso, in kg.m/s2 bisognava moltiplicarlo per il fattore numerico 9,80665.
La misurazione delle grandezze fisiche richiede talvolta valori numerici elevatissimi. Si ricorre pertanto all'uso di speciali abbreviazioni per i multipli e i sottomultipli decimali delle unità SI. La lunghezza di 1000 m, per esempio, può essere indicata come 1 chilometro (1 km). Anche le unità SI provviste di tali prefissi fanno parte del Sistema Internazionale di Unità.
Adozione del SI in Svizzera e principali conseguenze
Il sistema descritto è caratterizzato in primo luogo dalla mancanza di contraddizioni, nel senso che le unità di base permettono di definire in modo univoco qualsiasi grandezza fisica. In Svizzera il Sistema Internazionale di Unità è stato codificato nella Legge federale sulla metrologia, entrata in vigore il 1° gennaio 1978.
L'innovazione più importante rispetto al passato è che la legge riconosce ora solo alle unità SI la qualifica di unità di misura legali in Svizzera. Ciò significa che, per gli usi previsti dalla legge, tutte le altre sono vietate e durante il periodo transitorio dovevano essere abolite. Fanno eccezione alcune unità che seguiteranno ad esistere per ragioni d'ordine pratico, come il minuto, l'ora, il litro, ecc. Fra le unità più note che la legge non permetterà di usare menzioniamo la caloria, il cavallo vapore e le varie unità di pressione atmosferica.
L'obbligo di usare le unità legali si applica soprattutto al commercio e ai negoziati - cioè ogni qualvolta almeno una delle parti contraenti compare in veste professionale -, nonché agli atti ufficiali della Confederazione, dei cantoni e degli altri enti pubblici compreso l'insegnamento. Nuova è anche, fra i campi d'applicazione della nuova metrologia legale, la menzione del settore sanitario e della sicurezza pubblica. Il loro impiego non è invece prescritto per i contratti di tipo non professionale conclusi tra persone private, e per l'esportazione di beni e di servizi.
*Un sistema di Unità di misura si dice coerente quando, moltiplicando o dividendo fra loro più unità di tale sistema, si ottengono nuove unità il cui valore è sempre unitario (vedi oltre).