Le bilance e la gravità - Comune di Campogalliano

Gravità, una forza invisibile
Le bilance e la gravità
L’accelerazione g di gravità terrestre non è
costante
Il valore della accelerazione di gravità terrestre, g, non è costante su tutta la superficie terrestre. Esso varia a seconda della latitudine a cui ci si trova. La dipendenza dalla latitudine è dovuta
al fatto che la Terra presenta un rigonfiamento sempre più pronunciato man mano che si procede dai poli verso l’equatore. Il
fatto che la Terra non sia una sfera perfetta ha avuto origine dal
processo di formazione dei pianeti, fortemente dipendente dalla
gravità e dalla rotazione planetaria. All’equatore siamo più lontani dal centro della Terra di quanto non lo siamo ai poli. Quindi
la forza di attrazione che la Terra esercita su di noi è più piccola a latitudine zero che ai poli. Inoltre nelle zone prossime all’equatore, la forza centrifuga dovuta alla rotazione terrestre è
massima, mentre ai poli è nulla. La forza centrifuga tende infatti a contrastare la forza di gravitazione terrestre.
La gravità dipende dall’altezza a cui ci
troviamo
La accelerazione di gravità g dipende anche dall’altezza sul
livello del mare a cui ci troviamo. Infatti se siamo a livello del
mare ci troviamo più vicini al centro della Terra di quanto non ci
troveremmo essendo su una montagna. E la forza di gravitazione diminuisce se ci allontaniamo dal centro della Terra.
La taratura delle bilance
Le bilance determinano la “massa” dei corpi pesati “misurando la forza” generata dai
corpi medesimi sottoposti alla “accelerazione di gravità”.
A causa quindi della variazione della accelerazione di gravità terrestre g, una bilancia
elettronica misura valori diversi del peso di un corpo a seconda del luogo in cui ci trova
se viene spostata sulla crosta terrestre. Il problema non esisteva quando le bilance erano
meccaniche (ad asta con romano) oppure ad equilibrio automatico ma con gioghi e
masse pendolari. Il principio di misura era infatti basato sul confronto fra le masse tarate, interne alla bilancia, e la massa incognita da misurare, quindi la variazione dell’acce-
lerazione di gravità influiva proporzionalmente sui due tipi di masse e l’effetto veniva
automaticamente annullato.
Le bilance elettroniche odierne misurano la massa attraverso dispositivi misuratori di
forza a deformazione, elettromagnetici, a corde vibranti o basati su altri principi che
comunque risentono della variazione dell’accelerazione della gravità in modo “assoluto”
e non “relativo” come succedeva per gli strumenti meccanici. In un recente passato furono applicati dispositivi “autocompensati” basati su masse interne alle bilance ma sono
stati presto abbandonati per problemi di complessità e di costo.
Gli errori commessi dalle bilance sono proporzionali alla loro classe di precisione a parità di variazione dell’accelerazione di gravità tanto che, bilance analitiche di elevata precisione debbono essere ritarate se spostate dal primo al terzo piano di un edificio. Il problema viene minimizzato “tarando” le bilance direttamente sul posto di funzionamento
o in altro luogo tenendo in debito conto la differenza di accelerazione di gravità e assegnando alla bilancia una zona limitata di funzionamento. Le zone sono tanto più ristrette quanto più sono elevate le classi di precisione. Per gli strumenti normali adibiti ad uso
di commercio si possono avere zone di “residenza” della bilancia che contemplano alcune regioni, la provincia o il solo comune. Nella tabella di fianco si possono leggere i diversi valori dell’accelerazione di gravità a Modena ed in alcune città italiane. Da notare che
nelle città più a sud si nota una diminuzione della accelerazione g sulla terza cifra decimale.
Per facilitare la comprensione del fenomeno e renderci conto della dimensione del problema facciamo un semplice esempio.
Bilancia tipicamente impiegata per la vendita a “peso netto” di carni, salumi e formaggi:
Portata massima = 12 kg
Divisione della scala = 2 g
Errore massimo tollerato in corrispondenza di 12 kg = ± 3 g
Prodotta e tarata a Campogalliano (MO) e destinata ad essere impiegata a Trapani.
Se la bilancia venisse tarata al valore nominale senza tenere conto della diversa città di
utilizzazione e poi venisse installata a Trapani, commetterebbe (già da nuova) un errore
di circa – 6,1 g (il doppio della tolleranza) solamente per la differenza di accelerazione
di gravità, senza considerare l’immancabile errore proprio.
La bilancia verrà quindi tarata con una differenza di 6,1g in corrispondenza di 12 kg in
modo tale che fornisca l’indicazione corretta a Trapani. Inoltre verrà applicata una targhetta “legale” che ne limita l’uso alla sola provincia di Trapani, nel rispetto di un ben
definito Decreto Ministeriale che disciplina la materia.
Silvano Secchi
Responsabile settore metrologico
Società Cooperativa Bilanciai - Campogalliano
Città
Valore di g (m x s -2)
Modena
Bologna
Reggio Emilia
Mantova
Milano
Roma
Bolzano
Napoli
Reggio Calabria
Trapani
9,80416
9,80419
9,80414
9,80520
9,80505
9,80352
9,80548
9,80296
9,80063
9,80052