Grandezza fisica e misurazione

La fisica si avvale del metodo scientifico e riesce quindi a studiare soltanto alcuni aspetti della realtà: più precisamente riesce a studiare le “proprietà di corpi, fenomeni o sostanze che possono essere espressi tramite un numero e un riferimento”. Quella data è la definizione di “grandezza fisica”. Le grandezze fisiche sono quelle
caratteristiche di un sistema che possono essere valutate in modo quantitativo, ovvero paragonate numericamente tra di loro. Questo paragone più precisamente significa la capacità di compiere due operazioni tra due sistemi
1) confrontare due sistemi sulla base della grandezza cioè dire se:
\(L_1 > L_2 \) oppure \(L_1 < L_2 \) oppure \(L_1 = L_2\)
2) rapportare due sistemi sulla base della grandezza ovvero trovare un numero \(\frac{L_1}{L_2}\)
Spieghiamoci con un esempio: se considero come sistema fisico un tavolo e mi occupo
come sua caratteristica della lunghezza. Le due proprietà date sopra sono soddisfatte, infatti:
1) sono sempre in grado di dire quale tra due tavoli è più lungo mettendoli l’uno a fianco all’altro
2) posso rapportare le lunghezze di due tavoli aiutandomi con, per esempio, un pezzetto di carta e facendo il rapporto tra quanti pezzetti di carta entrano in un tavolo e quanti nell’altro (ci si può aiutare con i sottomultipli nel caso non si abbia un numero intero di volte che entra nel tavolo).
Concludo quindi che la lunghezza è una grandezza fisica.
Il punto 2) aiuta a introdurre il concetto di misurazione: il pezzetto di carta funge da sistema di riferimento o unità di misura. Il rapporto tra lunghezza di un tavolo e quella del riferimento è la cosiddetta misura.
$$ M = \frac{L_{TAVOLO}}{L_{PEZZETTO-CARTA}}$$
Misurare significa quindi rapportare la grandezze in esame con la stessa grandezza di un sistema di riferimento. L’espressione precedente porta a scrivere la lunghezza del tavolo come
$$L_{TAVOLO} = M \cdot L_{PEZZETTO-CARTA}$$
La precedente espressione è usata universalmente in fisica e anche nella vita quotidiana quando scriviamo ad esempio
$$L = 2~m$$
nel quale 2 è la misura e m è la misura del riferimento o unità di misura.
Alcune caratteristiche di un oggetto non sono invece grandezze fisiche, per esse non è cioè possibile realizzare le operazioni 1) e 2). Tornando all’esempio del tavolo se prendiamo per esempio, la comodità, la modernità, … queste sono grandezze che possono essere molto importanti ma non è possibile quantificarle numericamente, quindi non si tratta di grandezze fisiche, cioè di grandezze misurabili. Non è quindi possibile approcciarle con un approccio fisico perchè il metodo scientifico richiede di lavorare con grandezze fisiche (quest’ultima affermazione richiederebbe varie precisazioni ma in questa sede la prendiamo così come è).