Un viaggio all’interno Un viaggio all’interno del metrodel metro

Un famoso sconosciuto:Un famoso sconosciuto:

Tito Livio BurattiniTito Livio Burattini

A cura della classe III Liceocon la consulenza dellaprof Nobili Gloria

Liceo della Comunicazione “S. Pio X” Castel San Pietro Terme (Bo)

Tito Livio BURATTINITito Livio BURATTINI La vita La vita a cura di SILVIA CANE’a cura di SILVIA CANE’

Le invenzioni e le opere Le invenzioni e le opere a cura di ROBERTA CAPUTOa cura di ROBERTA CAPUTO

La definizione di metroLa definizione di metro a cura di CRISTIAN DONATIa cura di CRISTIAN DONATI

La storia del metroLa storia del metro a cura di ILARIA BIANCOLIa cura di ILARIA BIANCOLI

ImpaginazioneImpaginazione a cura di NICOLO’ BOSCHIa cura di NICOLO’ BOSCHI

La vita

A cura di Silvia Canè

Tito Livio Burattini fu uno scienziato e matematico italiano.

• Nacque ad Agordo in provincia di Belluno

nel 1617 da una antica famiglia della nobiltà rurale.

• Nel 1637 andò in Egitto

dove rimase fino al 1641, svolgendo attività di disegnatore e cartografo.

• Riprodusse i principali monumenti di Alessandria, Menfi ed Eliopoli

Giovinezza….

Soggiorno in Polonia…..

• Si stabilì in Polonia nel 1642.

• Ebbe contatti con un allievo di Galileo, Stanislaw Pudlowski, con cui svolse alcuni esperimenti.

• Ebbe la stima della Regina di Polonia Maria Luigia Gonzaga (incoronata nel 1648) che lo nominò architetto reale, in seguito tesoriere della regina e in seguito gli affidò incarichi diplomatici per l’Europa.

• Nel 1658 si sposò con una nobile ricca polacca Teresa Opacka divenendo cittadino polacco.

Ritorno in Italia….

Nel 1657 fu inviato a Firenze per trattare la candidatura a successore del re Giovanni Casimiro sul trono Polacco.

Sempre nel 1657 arriva a Bologna dove si incontra con padre Riccioli, astronomo.

Durante il soggiorno a Firenze lavorò come progettista di orologi per il duca Leopoldo.Costruì lenti per microscopi e telescopi che donò anche ai Signori di Firenze.

Nel 1658 rientrò in Polonia dove venne nominato direttore della Zecca

3 anni dopo venne accusato di profitti illeciti e rimosso dalla carica.

La proposta del metro

Nel 1667 morì la sua protettrice, la regina Maria Luigia e visse un periodo di eclisse.

Dall’ottobre 1672 venne nominato comandante della piazzaforte di Varsavia.

Nel 1675 ritenne di essere il primo a proporre la lunghezza del pendolo come misura universale, ignaro delle pubblicazioni di Mouton e di Huygens.

Morì in povertà il 17 novembre del 1681.

A suo ricordo rimane una lapide commemorativa posta nella piazza principale di Agordo

Le invenzionie le opere

a cura di Roberta Caputo

• La bilancia sincera• La macchina volante• Orologio ad acqua• Osservazioni astronomiche• “Misura universale”

La Bilancia sinceraLa sua opera ‘Bilancia sincera’, di cui si è conservata una versione solo manoscritta del 1644-45, è ispirata ad un’opera simile di Galileo. Burattini si proponeva di perfezionare il funzionamento della bilancia per semplificare e rendere più pratiche le operazioni effettuabili con essa.

La bilancia sincera… con la quale per teorica e pratica con l’aiuto dell’acqua non solo si conosce le frodi dell’oro e degli altri metalli, ma ancora la bontà di tutte le gioie e di tutte i liquori

(Parigi, Bibl, naz., Miss, Ital. 448; Suppl. fr. 496)

Burattini scrisse quest’ opera in base alla sua esperienza come direttore della Zecca di Cracovia. Nel 1659 furono emesse delle monete in bronzo (detti solidi/ szelagi) su cui si trovano impresse

le sue iniziali.

Le invenzioni Tra le sue

invenzioni, va ricordato il progetto di un orologio ad acqua

(vedi slide seguente) per il Granduca di Toscana Leopoldo.

Tra il 1647 e il 1648 presentò al re di Polonia il progetto di una delle prime macchine volanti. Di tale modello resta una sommaria descrizione in una lettera indirizzata a Marin Mersenne il 29 febbraio 1648, oltre che in un frammento epistolare indirizzato a C. Huygens nel 1661.

OROLOGI ad ACQUA

All'alba della civiltà gli uomini impararono a misurare il tempo con gli orologi naturali: il Sole, la Luna e le stelle, ma quanto le nuvole nascondevano gli astri c'era l'esigenza di affidarsi ad altri strumenti in grado di contare il trascorrere del tempo in modo il più possibile costante.

La parola greca klepsydra significa ladro d'acqua e si riferisce al lento gocciolare dell'acqua da un recipiente all'altro. Secondo alcuni storici l'orologio ad acqua o appunto clessidra sarebbe stato ideato dagli Egizi, maestri nel controllare il fluire delle acque del Nilo per irrigare le coltivazioni. La clessidra poteva essere ad afflusso o a deflusso, a seconda che le variazioni di un liquido in un recipiente avvenissero per accumulo o per progressivo svuotamento.

Orologio ad acquaRoma, Pincio, Viale dell'Orologio1873

Replica di un modello dell‘epoca del re coreano Sejong (1418-1450).

Le sue scoperte Burattini nel 1665 fece delle osservazioni astronomiche

con Stanislaw Pudlowski (allievo di Galileo) e Girolamo Pinocci, un patrizio di origine italiana, e con loro scoprì delle irregolarità paragonabili a quelle lunari sulla superficie di Venere.

Raggiunse notevole reputazione anche come costruttore di lenti per microscopi e telescopi, apprezzate e ricercate, alcune delle quali furono inviate in dono al principe Leopoldo De’ Medici.

Negli anni 1667-68 scrisse anche un’opera di diottrica, purtroppo andata perduta

La pubblicazione della “misura universale”Nel 1675 Burattini pubblicò la “Misura universale” in cui si

proponeva come unità di misura lineare la lunghezza del filo del pendolo battente il minuto secondo.

Inoltre suggeriva una divisione quaternaria del suo metro; per la prima volta tale parola indicava una lunghezza unitaria universale.

“Misura universale ovvero trattato nel quale si mostra come in tutti li luoghi del mondo si può trovare una misura e un peso universale senza che abbiano relaqzione con niun’altra misura e niun altro peso e ad ogni modo in tutti liluoghi saranno li medesimi e saranno inalterabili e perpetui sin tanto che durerà il mondo…”

Vilna, nella stamperia de’ Padri Francescani, 1675

l’opera è stata ristampata a cura dell’Accademia delle Scienze di Cracovia nel 1897; contemporaneamente ne uscì un’edizione polacca

La definizione di metro La definizione di metro

a cura di Cristian Donatia cura di Cristian Donati

Il pendoloIl pendolo

Il Il pendolo semplicependolo semplice o o pendolo pendolo matematicomatematico è un sistema è un sistema fisico costituito da un filo inestensibile costituito da un filo inestensibile e da una e da una massa fissata alla sua fissata alla sua estremità e soggetta all'attrazione gravitazionale.estremità e soggetta all'attrazione gravitazionale. Il Il periodoperiodo di un pendolo è inteso come la durata di 1 di un pendolo è inteso come la durata di 1

oscillazione completa, cioè di un’andata e ritorno.oscillazione completa, cioè di un’andata e ritorno.

Questo sistema meccanico è stato reso celebre Questo sistema meccanico è stato reso celebre dall'impegno sperimentale e teorico profuso da dall'impegno sperimentale e teorico profuso da Galileo Galilei (1564 -1642), che ne ha correttamente (1564 -1642), che ne ha correttamente descritto la proprietà principale, ovvero l'descritto la proprietà principale, ovvero l'isocronismo (eguale durata delle oscillazioni).(eguale durata delle oscillazioni).

Formula del pendoloFormula del pendoloDa cosa dipende il periodo di oscillazione del pendolo?Da cosa dipende il periodo di oscillazione del pendolo?Dalla massa appesa?Dalla massa appesa?Dall’angolo di inclinazione iniziale?Dall’angolo di inclinazione iniziale?

Galileo scoprì che dipendeva solo dalla…Galileo scoprì che dipendeva solo dalla…lunghezza del filo (l)! lunghezza del filo (l)!

Se : l = lunghezza filo; T = tempo di andata e ritornoSe : l = lunghezza filo; T = tempo di andata e ritorno (periodo)(periodo)Si ottiene: Si ottiene:

T= 2¶ √l/g dove g = accelerazione di gravità e dove g = accelerazione di gravità e ¶¶ = 3,14… = 3,14… (valore medio: 9,81 m/s(valore medio: 9,81 m/s22) )

Alcuni esempi:Alcuni esempi: 1) 1) se l = 1 mse l = 1 m 2) se T = 1 s 2) se T = 1 s T = ? T = ? l = ? l = ? = 2 s (circa) = 2 s (circa) l = 25 cm (circa) l = 25 cm (circa) (pendolo che ‘batte’ il secondo, C. Huyghens, 1670)(pendolo che ‘batte’ il secondo, C. Huyghens, 1670)

Orologioa pendolo

Jaeger Le Coultre "Atmos"

primo prototipo[1928]

Problematiche del pendolo:Problematiche del pendolo: La lunghezza del filo del pendolo cambia col La lunghezza del filo del pendolo cambia col

cambiare della temperatura! Infatti i cambiare della temperatura! Infatti i materiali metallici con l’aumentare della materiali metallici con l’aumentare della temperatura si dilatano, per cui un filo temperatura si dilatano, per cui un filo

metallico, se riscaldato, tende ad metallico, se riscaldato, tende ad allungarsi…allungarsi…

(dimostrazione effettuata da Jean Picard nel 1670)(dimostrazione effettuata da Jean Picard nel 1670)

l’attrito interferisce con il moto libero del l’attrito interferisce con il moto libero del pendolo e tende a fermarlopendolo e tende a fermarlo

La concezione del metro La concezione del metro secondo Tito Livio Burattinisecondo Tito Livio Burattini

Il termine Il termine metrometro fu coniato nel 1675 da Tito Livio Burattini. fu coniato nel 1675 da Tito Livio Burattini. A lui si deve il primo tentativo di definizione di unità di A lui si deve il primo tentativo di definizione di unità di misura universale basato sull’oscillazione di un pendolo misura universale basato sull’oscillazione di un pendolo avente il periodo di 2 secondi. Il avente il periodo di 2 secondi. Il vantaggiovantaggio di tale unità di di tale unità di misura è che è facilmente riproducibile, trasportabile, misura è che è facilmente riproducibile, trasportabile, tascabile, assoluta…ma…oltre ai problemi giàtascabile, assoluta…ma…oltre ai problemi già

citati, esiste anche il fatto che citati, esiste anche il fatto che il valore di g dipende dalla il valore di g dipende dalla latitudine a cui ci si trova e alla quota rispetto al livello del latitudine a cui ci si trova e alla quota rispetto al livello del mare.mare. Per cui la definizione andrebbe completata Per cui la definizione andrebbe completata aggiungendo…a 45° di latitudine e a livello del mare!aggiungendo…a 45° di latitudine e a livello del mare!

Alcune considerazioniAlcune considerazioni

L’aspetto interessante della proposta L’aspetto interessante della proposta di Burattini per il metro è che di Burattini per il metro è che vengono unite una misura di vengono unite una misura di lunghezza (quella del filo) con un lunghezza (quella del filo) con un intervallo di tempo… ciò è analogo intervallo di tempo… ciò è analogo alla correlazione tra spazio e tempo alla correlazione tra spazio e tempo che si ritrova nelle meridiane solari che si ritrova nelle meridiane solari in cui, ad ogni variazione di in cui, ad ogni variazione di posizione dell’ombra corrisponde posizione dell’ombra corrisponde

un valore del tempo diverso! un valore del tempo diverso! Tuttavia questa correlazione Tuttavia questa correlazione spazio-tempo si ritrova anchespazio-tempo si ritrova anche nella definizione moderna. nella definizione moderna.

La storia del La storia del metrometro

a cura di Ilaria Biancolia cura di Ilaria Biancoli

MetroMetroIl Il metrometro (simbolo: (simbolo: mm) è l'unita base ) è l'unita base SI (Sistema internazionale di unità di (Sistema internazionale di unità di

misura) della misura) della lunghezza. . Nel Nel 1983, a , a Parigi, durante la 17-, durante la 17-

esima esima Conférence Générale des Poids et Mesures

(Conferenza Generale di Pesi e (Conferenza Generale di Pesi e Misure), venne ridefinito come:Misure), venne ridefinito come:

la distanza percorsa dalla luce nel la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in un intervallo di tempo vuoto in un intervallo di tempo

pari a 1/299 792 458 di pari a 1/299 792 458 di secondo. . (la velocità della luce nel vuoto è (la velocità della luce nel vuoto è

299 792 458 m/s, cioè circa 300000 299 792 458 m/s, cioè circa 300000 Km/s)Km/s)

Infatti, precedentemente, il metro ha Infatti, precedentemente, il metro ha percorso una lunga strada prima di percorso una lunga strada prima di

approdare a questa definizione.approdare a questa definizione.Vediamone le tappe salienti.Vediamone le tappe salienti.

Coniato come termine nel Coniato come termine nel 1675 da da Tito Livio Burattini , , la definizione del metro basata sulle dimensioni della la definizione del metro basata sulle dimensioni della Terra viene fatta risalire al Terra viene fatta risalire al 1791, , durante il periodo della Rivoluzione francese. La commissione incaricata La commissione incaricata poteva scegliere tra la lunghezza di un pendolo che poteva scegliere tra la lunghezza di un pendolo che batte il secondo a 45batte il secondo a 45o di latitudine, una frazione della di latitudine, una frazione della lunghezza dell'equatore terrestre e una frazione della lunghezza dell'equatore terrestre e una frazione della lunghezza di un meridiano, la commissione scelse lunghezza di un meridiano, la commissione scelse l'ultima possibilità come base del sistema.l'ultima possibilità come base del sistema.

Il metro fu stabilito dall‘Il metro fu stabilito dall‘ Accademia francese delle scienze come 1/10 000 000 della distanza come 1/10 000 000 della distanza tra tra polo nord ed ed equatore, , lungo la superficie terrestre, lungo la superficie terrestre, calcolata sul calcolata sul meridiano di di Parigi. .

Il Il 7 aprile 1795 la la Francia adottò il metro come unità di adottò il metro come unità di misura ufficiale.misura ufficiale.

Il metro e la Rivoluzione francese

Metro campioneMetro campione

L'incertezza nella misurazione della distanza L'incertezza nella misurazione della distanza portò l'portò l'Ufficio dei pesi e delle misure ( (BIPM) a ) a

ridefinireridefinirenel nel 1889 il metro come la distanza tra due linee il metro come la distanza tra due linee

incise suincise suuna barra campione di una barra campione di platino--iridio conservata a conservata a

Sèvrespresso presso Parigi. . In Italia il metro venne introdotto In Italia il metro venne introdotto con l’Unità d’Italia ed è basato con l’Unità d’Italia ed è basato sul campione conservato all'Istituto sul campione conservato all'Istituto di metrologia Gustavodi metrologia GustavoColonnetti del Colonnetti del CNR, a , a Torino..

Il metro e le lunghezze Il metro e le lunghezze atomicheatomiche

Nel Nel 1960, con la disponibilità dei , con la disponibilità dei laser, l'undicesima , l'undicesima "Conferenza generale di pesi e misure" cambiò la cambiò la definizione del metro in: “la lunghezza pari a definizione del metro in: “la lunghezza pari a 1 650 763,73 lunghezze d'onda nel vuoto della 1 650 763,73 lunghezze d'onda nel vuoto della radiazione corrispondente alla transizione fra i livelli radiazione corrispondente alla transizione fra i livelli 2p10 e 5d5 dell'atomo di kripton2p10 e 5d5 dell'atomo di kripton-86.”86.”

Ma tale definizione era incomprensibile alla maggior parte Ma tale definizione era incomprensibile alla maggior parte delle persone!delle persone!

Nel Nel 1983 la XVII Conferenza generale di pesi e misure definì la XVII Conferenza generale di pesi e misure definì il il

metro come la distanza percorsa dalla metro come la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in nel vuoto in un 1/299 792 458 di un 1/299 792 458 di secondo (ovvero, la (ovvero, la velocità della luce nel vuoto venne definita essere 299 792 458 metri al secondo). nel vuoto venne definita essere 299 792 458 metri al secondo). Poiché si ritiene che la velocità della luce nel vuoto sia la Poiché si ritiene che la velocità della luce nel vuoto sia la stessa ovunque, questa definizione è più facile da mantenere e stessa ovunque, questa definizione è più facile da mantenere e più consistente della misurazione basata sulla circonferenza più consistente della misurazione basata sulla circonferenza della Terra o sulla lunghezza di una specifica barra di metallo. della Terra o sulla lunghezza di una specifica barra di metallo. In questo modo, se la barra andasse distrutta o persa, il metro In questo modo, se la barra andasse distrutta o persa, il metro standard potrebbe essere ricreato facilmente in ogni standard potrebbe essere ricreato facilmente in ogni laboratorio. L'altro vantaggio è che può (in teoria) essere laboratorio. L'altro vantaggio è che può (in teoria) essere misurato con precisione superiore rispetto alla circonferenza misurato con precisione superiore rispetto alla circonferenza terrestre o alla distanza tra due linee.terrestre o alla distanza tra due linee.

Sempre grazie agli esperimenti in laboratorio, dalla fine del Sempre grazie agli esperimenti in laboratorio, dalla fine del 1997 è possibile raggiungere un ordine di accuratezza di 10 è possibile raggiungere un ordine di accuratezza di 10 - 10 m. m.

Questo risultato è ottenibile sfruttando la relazione: Questo risultato è ottenibile sfruttando la relazione: λ=c/νλ=c/ν (λ=lunghezza d'onda, c = velocità della luce, ν=frequenza (λ=lunghezza d'onda, c = velocità della luce, ν=frequenza

della radiazione) utilizzando oscillatori laser stabilizzati a della radiazione) utilizzando oscillatori laser stabilizzati a frequenza conosciuta (imprecisione Δν/ν migliore di 10 frequenza conosciuta (imprecisione Δν/ν migliore di 10 - 10) la ) la cui radiazione viene utilizzata in sistemi di misura cui radiazione viene utilizzata in sistemi di misura interferometrici.interferometrici.

yottametro = Ym = 10 = Ym = 102424 m m zettametro = Zm = 10 = Zm = 102121 m m exametro = Em = 10 = Em = 101818 m m petametro = Pm = 10 = Pm = 1015 m m terametro = Tm = 10 = Tm = 1012 m m gigametro = Gm = 10 = Gm = 109 m m megametro = Mm = 10 = Mm = 1066 m m chilometro = kilometro = = kilometro =

km = 10km = 1033 m = 1000 m m = 1000 m

ettometro = hm = 10 = hm = 1022 m = m = 100m 100m

decametro = dam = 10 = dam = 101 m m =10m =10m

decimetro = dm = 10 = dm = 10−1 m m = 0,1 m = 1/10 m = 0,1 m = 1/10 m centimetro = cm = 10 = cm = 10−2 m m = 0,01 m = 1/100 m = 0,01 m = 1/100 m millimetro = mm = 10 = mm = 10−3 m m = 0,001 m = 1/1000 m = 0,001 m = 1/1000 m micrometro = = micron = = μm = 10μm = 10−6 m m nanometro = nm = 10 = nm = 10−9 m m picometro = pm = 10 = pm = 10−12 m m femtometro = fm = 10 = fm = 10−15 m m attometro = am = 10 = am = 10−18 m mzeptometro = zm = 10 = zm = 10−21 m m yoctometro = ym = 10 = ym = 10−24 m m

metrometro = m = m

MULTIPLI E SOTTOMULTIPLI

LunghezzaLunghezza Equivalente in Equivalente in metrimetri

Distanza della Distanza della Terra dalla più dalla più vicina delle grandi vicina delle grandi galassie ( (Andromeda M31 ) )

2 2 × 1022

Diametro della Diametro della nostra galassia 8 8 × 1020

Distanza tra la Terra e la Distanza tra la Terra e la stella più vicina (escluso il Sole) (escluso il Sole)

4 4 × 1016

Distanza tra la Terra ed il Distanza tra la Terra ed il Sole 1,5 × 101,5 × 1011

Raggio della Terra Raggio della Terra 6,37 × 106,37 × 106

Diametro di un globulo rosso Diametro di un globulo rosso 8 × 108 × 10−6

Diametro di un atomo di ossigeno Diametro di un atomo di ossigeno 1010−10

Diametro di un protone Diametro di un protone 2 × 102 × 10−15

ESEMPI DI GRANDEZZE REALI

BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA

M. GLIOZZI, M. GLIOZZI, Precursori del sistema metrico Precursori del sistema metrico decimaledecimale, in atti della R. Accad. Delle scienze di , in atti della R. Accad. Delle scienze di Torino, classe di scienze fisiche, mat. e naturali, Torino, classe di scienze fisiche, mat. e naturali, LXVIII(1932) pp. 46-50.LXVIII(1932) pp. 46-50.

Dizionario Biografico degli Italiani, AD NOMEN, Ed. Dizionario Biografico degli Italiani, AD NOMEN, Ed. Treccani ( Treccani ( a cura di Barocas – Caccamo -Ingegnoa cura di Barocas – Caccamo -Ingegno))

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