step#28-LA SINTESI FINALE

La nostra ricerca sulla bilancia di precisione si è appena conclusa e abbiamo scoperto delle curiosità e riferimenti storici davvero interessanti. Ma procediamo con ordine e analizziamo prima di tutto lo strumento dal punto di vista tecnico-scientifico.

                    

La bilancia è uno strumento di misurazione della massa di un corpo. La bilancia di precisione viene utilizzata in laboratorio e ha una portata massima di 200g ed una elevata sensibilità di circa 0,1mg.

La bilancia a due bracci consiste in una leva di primo genere, nella quale le forze applicate ai bracci sono le forze peso delle masse da confrontare. Quando all'estremità di una leva di primo genere viene applicata una forza, si determina un momento rotatorio e affinché la leva non ruoti, all'altra estremità è necessario applicare una forza di uguale intensità, tale che i due momenti generati si annullino reciprocamente . Dallo strumento conosciuto nell'antichità abbiamo dedotto il suo principio fisico di funzionamento e la branca della scienza che si occupa della misura e cioè la metrologia . Inizialmente furono adottate solo due unità di misura per la lunghezza e per la massa. Nel 1795 l'Assemblea nazionale francese definì il kilogrammo come la massa di un appropriato volume di acqua purificata.

Gli elementi costitutivi di una bilancia di precisione sono: il basamento, che è la base su cui poggia l'intera struttura(nelle bilance più antiche può essere in legno o in marmo); la teca di vetro il cui scopo è non permettere alla polvere di entrare e fare in modo che le correnti di aria presenti nella stanza non falsino la misura; il braccio (la struttura originale possiede un fulcro al centro) e i due piatti che sono presenti alle estremità del braccio, in uno si posiziona il peso incognito, nell'altro una serie di pesi di riferimento fino a raggiungere l'equilibrio dei piatti . 

Nelle bilance più antiche il basamento può essere di diversi materiali: in marmo o in legno, per avere una base solida su cui poggiare. Il fulcro del braccio a forma di v può essere in acciaio o pietra dura.  I piatti possono essere in legno o in metallo (ferro oppure ottone).

Da un punto di vista storico scopriamo che le bilance più antiche risalgono al 5000 a.C. e furono ritrovate in Egitto. Nella civiltà egiziana acquisirono un importante valore religioso-simbolico; secondo le loro credenze il dio dei morti, Anubi, decideva l'ingresso dei defunti nell'oltretomba pesando su un piatto la loro anima e sull'altro una piuma (psicostasia egiziana).L'invenzione della bilancia segna il passaggio da una società primitiva a una cultura più evoluta, in cui la pratica del baratto non è più sufficiente a garantire l'equità degli scambi commerciali. L'introduzione della bilancia e della pratica della pesatura segna il raggiungimento di conoscenze tecniche e pratiche che dimostrano il livello civile, culturale ed economico acquisito . La bilancia nella mitologia rappresenta la giustizia . Abbiamo messo in risalto anche l'anatomia dello strumento, sia antico sia moderno . L’evoluzione dello strumento e delle sue parti si riscontra dall’analisi dei brevetti e delle normative che si sono succedute nel tempo e, così come evolvono gli strumenti scientifici evolvono anche le cose personali .

Inoltre, la bilancia è stata oggetto sia di campagne pubblicitarie che promuovevano le officine meccaniche Francesco Macchi e le officine Galileo che di riconoscimenti filatelici tant’è che il  10 ottobre 1945 venne rappresentata in Italia per la prima volta in un francobollo. Le aziende più famose che attualmente producono la bilancia di precisione digitale sono la Mettler Toledo, la Olivero System e la A&D company. Ogni azienda ha il proprio marchio distintivo che comunque ha come simbolo una bilancia. In ambito letterario troviamo dei riferimenti allo strumento in esame anche nel "Dizionario delle arti e dei mestieri" di Griselini. La bilancia è rappresentata in diversi fumetti: il primo che abbiamo individuato in ordine cronologico è Micky Maus del 1976 dove appare in copertina. Nell’ ambito cinematografico riscontriamo più volte la presenza di una bilancia di precisione nella serie tv Breaking Bad dove viene utilizzata da un docente di chimica. Tutto ciò dimostra come lo strumento è impiegato in diversi campi e che in base alla sua funzione sono state costruite diverse bilance come quelle pesapersone, idrauliche etc. Inoltre si è confrontato l'andamento dell'utilizzo di tre termini (metrologia, chilogrammo e Lavoisier), in lingua inglese e in italiano, rispetto allo strumento in esame (bilancia di precisione).

Ad essa sono collegati anche i numeri della smorfia napoletana oltre che presente in astrologia dove rappresenta il settimo segno dello zodiaco.

Grazie alle nostre conoscenze abbiamo  scritto un manuale d'uso di una bilancia digitale nel modo più chiaro e semplice possibile e  attraverso le parole chiave e interconnesse abbiamo costruito una mappa concettuale che ha l'obiettivo di essere una guida, insieme a questa sintesi, per i lettori del blog.

step#27-LA MAPPA CONCETTUALE

 

step#26-LA CHIMICA E GLI STRUMENTI SCIENTIFICI

Ferro

Il ferro era un materiale che seppur non molto diffuso in Egitto e difficile da lavorare, fino alla dinasta egizia XVIII rappresentò una curiosità e gli oggetti di ferro furono utilizzati solitamente per uno scopo rituale o religioso. Per questo motivo lo colleghiamo al suo utilizzo per la costruzione delle bilance di precisione, più nello specifico dei piatti delle bilance, ritenute importanti per la pesatura dell'anima dei defunti.

Il ferro è un metallo molto diffuso in natura, secondo soltanto all'alluminio, e costituisce circa il 5% in peso della crosta terrestre. Il ferro puro è malleabile, duttile, ferromagnetico a temperatura ambiente.

Nel diagramma di fase del ferro puro, sono presenti le tre forme allotropiche e ognuna presenta un campo di esistenza in un determinato intervallo di temperatura:

1. ferro alfa, si estende fino a temperature di 910°C;
2. ferro gamma, temperature comprese tra 910°C e 1392°C;
3. ferro delta, temperature tra 1392°C e 1538°C.

Le soluzioni solide interstiziali del carbonio nel ferro sono:

1. ferrite alfa: carbonio in ferro alfa;
2. austenite: carbonio in ferro gamma;
3. ferrite delta: carbonio in ferro delta.

Allo stato puro è raramente utilizzato, ma sono molto importanti le leghe metalliche principalmente quelle con carbonio, che danno ghise e acciai di fondamentale importanza nell'industria siderurgica.

Il ferro può essere ottenuto dagli ossidi che lo contengono tramite i seguenti processi: riduzione con carbone negli altoforni, riduzione dell'ossido con alluminio o con idrogeno, oppure per elettrolisi di solfato ferroso in soluzione. 

https://www.treccani.it/enciclopedia/scienza-egizia-tecnologia_%28Storia-della-Scienza%29/#:~:text=Nell'architettura%20egizia%20dominavano%20due,e%20per%20l'architettura%20funeraria.

https://www.chimica-online.it/elementi/ferro.htm

https://it.wikipedia.org/wiki/Ferro

step#25-COSE PERSONALI

 

Memento: le mie scarpette di danza classica, disciplina che mi ha accompagnato per dieci anni, dai 5 ai 15.

Utensile: il mio computer che ormai è diventato un oggetto indispensabile nella mia quotidianità, sia per lo studio sia per "incontrare" i miei amici in videochat.

Feticcio: il biglietto del mio primo viaggio aereo, sperando in futuro di poter tornare a viaggiare e visitare nuovi posti nel mondo.

step#24-LE PAROLE NELLA STORIA

 

Si è confrontato l'andamento dell'utilizzo di tre termini (metrologia, chilogrammo e Lavoisier), in lingua inglese e in italiano, rispetto allo strumento in esame (bilancia di precisione). La metrologia, cioè la scienza a cui appartiene la bilancia di precisione, comincia a crescere alla fine del XIX secolo e ha un andamento crescente fino al 2000 in entrambi i grafici. Il termine chilogrammo ha un andamento crescente dall'inizio del 1800, questo è dovuto probabilmente alla definizione attribuita al termine nel 1795 approvata dall'Assemblea Nazionale Francese. Il nome del chimico francese Lavoisier ha un andamento decrescente in entrambi i grafici con un picco intorno all'inizio del 1800, da attribuire all'introduzione da parte sua della bilancia di precisione in laboratorio. La bilancia di precisione segue un andamento pressocchè costante in entrambi i grafici.

step#23-LA NORMATIVA

Norma numero : UNI CEI EN 45501:2015

Titolo : Aspetti metrologici di strumenti per pesare non automatici

Stato : In vigore

Data entrata in vigore : 21 maggio 2015

Sommario : La norma specifica i requisiti metrologici e tecnici per strumenti per pesare non automatici.
Essa è destinata a fornire requisiti e procedure di prova normalizzati per valutare le caratteristiche metrologiche e tecniche di tali strumenti in maniera uniforme e riferibile.

La tabella indica quali sono le tolleranze ammesse per un bilancia in fase di verifica iniziale.

http://store.uni.com/catalogo/uni-cei-en-45501-2015

Norma numero: UNI EN ISO 9001:2015

Titolo: Sistemi di gestione per la qualita' - Requisiti

Stato : In vigore

Data entrata in vigore : 23 settembre 2015

Sommario : La norma specifica i requisiti di un sistema di gestione per la qualità quando un’organizzazione ha l'esigenza di dimostrare la propria capacità di fornire prodotti con regolarità e mira ad accrescere la soddisfazione del cliente. Tutti i requisiti sono di carattere generale per essere applicabili a tutte le organizzazioni.

http://store.uni.com/catalogo/uni-en-iso-9001-2015

Norma numero : UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2018

Titolo : Requisiti generali per la competenza dei laboratori di prova e taratura

Stato : In vigore

Data entrata in vigore : 25 gennaio 2018

Sommario : La norma specifica i requisiti generali per la competenza, l'imparzialità e il regolare e coerente funzionamento dei laboratori.
Essa è applicabile a tutte le organizzazioni che eseguono attività di laboratorio, indipendentemente dal numero degli addetti.
I clienti del laboratorio, le autorità in ambito legislativo, le organizzazioni e gli schemi che adottano la valutazione tra pari, gli organismi di accreditamento e altri soggetti, utilizzano la presente norma per confermare o riconoscere la competenza dei laboratori.

http://store.uni.com/catalogo/uni-cei-en-iso-iec-17025-2018

step#22-UN MANUALE D'USO

 Istruzioni per l'utilizzo della bilancia di precisione digitale:

1. posizionare lo strumento su un piano non inclinato, per non falsare la misurazione;
2. premere il tasto ON di accensione della bilancia;
3. aprire delicatamente lo sportello in vetro;
4. posizionare sul piatto di pesata l'eventuale recipiente, che conterrà l'oggetto da pesare, e tararlo premendo sul tasto di azzeramento;
5. posizionare l'oggetto nel recipiente o sul piatto di pesata;
6. chiudere lo sportello;
7. leggere sul display il peso riportato;
8. spegnere la bilancia.

step#21-NEI FUMETTI

 

Il fumetto Micky Maus pubblicato il 13-03-1976 è la versione tedesca di Mickey Mouse, e veniva pubblicato settimanalmente a partire dal 1951.

Il fumetto della Marvel The Invincible Iron Man #53 fu pubblicato nel dicembre del 1972.

Il fumetto Green Lantern (vol 2, numero 146) fu pubblicato nel novembre 1981.

step#20-IL MARCHIO

Questi sono i marchi dell'azienda produttrice di bilance di precisione Beppe Olivero Systems.

Come si può notare, è presente il simbolo della bilancia di precisione.

 

step#19-L'ABBECEDARIO

A come Azzeramento, processo per portare a zero l'indice di misurazione dello strumento.

B come Breaking Bad, serie televisiva in cui compare numerose volte.

C come Costellazione, infatti quella della bilancia ha dimensioni non ridotte ma non contiene stelle di prima magnitudine.

D come Digitale, le bilance moderne sono digitali.

E come Egitto, luogo in cui furono ritrovate le bilance più antiche risalenti al 5000 a.C.

F come Farmacia, utilizzata per preparazioni galeniche.

G come Giustizia, veniva associata alla bilancia nella simbologia egiziana e romana. 

H come Hiraku Furukawa, il fondatore della A&D company che si occupa di strumenti misura.

I come inox, un possibile materiale di costruzione dei piatti di pesata.

L come Lavoisier, chimico francese che fu il primo a introdurre la bilancia in laboratorio nel XVIII.

M come Mettler Toledo, una delle multinazionali specializzate nella produzione di strumenti scientifici di misura come la bilancia di precisione.

N come normativa.

O come Olivero system, un'azienda che produce strumenti scientifici.

P come piatto di pesata, cioè il componente sul quale vengono poggiati gli oggetti da pesare.

Q come quantità.

R come ripetibilità della misurazione.

S come standard.

T come teca di vetro, ricopre esternamente la bilancia ed è fornita di aperture; lo scopo è di non permettere alla polvere di entrare e fare in modo che le correnti di aria presenti nella stanza non falsino la misura.

U come unità di misura, per la bilancia è il chilogrammo.

V come valori numerici, nelle bilance moderne è possibile leggere le cifre digitali che corrispondono alla misurazione.

Z come Zodiaco, la bilancia nella cultura occidentale è il settimo dei dodici segni zodiacali.

step#18-IL FRANCOBOLLO

 

Questo francobollo fu emesso il 18 febbraio 1970 nella Repubblica di San Marino.

Fu emesso il il 10 ottobre 1945  e rappresenta una coppia con un bambino e la bilancia della giustizia.

Fu emesso nel 1981 in Irlanda e rappresenta la bilancia del giudizio.

step#17-I BREVETTI

 

CH277719A

            

CODICE BREVETTO: EP0234008B1

INVENTORE:Paul Lüchinger

DATA PUBBLICAZIONE: 28-02-1986

L'invenzione è una bilancia di precisione con il piatto di pesata racchiuso da pareti di vetro.

CODICE BREVETTO:EP0556473B1

INVENTORE:Paul Luechinger, Eduard Fringeli

DATA PUBBLICAZIONE: 18-02-1992

L'invenzione è una bilancia di precisione con piatto di pesata e con vano di pesata racchiuso su tutti i lati, con almeno un'apertura laterale e un'apertura ricavata dal coperchio superiore.

CODICE BREVETTO:DE102013112998A1

INVENTORE:Otto Kuhlmann, Michael Laubstein, Jan von Steuben

DATA PUBBLICAZIONE: 25-11-2013

L'invenzione riguarda la creazione di un paravento per la bilancia di precisione.

step#16-ANATOMIE

 

Anatomia di una bilancia di precisione (antica)

Consideriamo soltanto la figura A

• a=leva a bracci uguali
• b=fulcro
• c=piatto
• d=piatto
• e=indica lo zero della scala graduata
• f=scala graduata
• g=manopola per regolare il giogo

https://www.treccani.it/enciclopedia/bilancia/

Anatomia di una bilancia di precisione digitale

manuale

step#15-I NUMERI

Anno invenzione:

5000 a.C. circa

Nella smorfia napoletana:

29-bilancia generale

11-bilancia con pesi

Secondo l'astrologia occidentale, la bilancia é:

il settimo dei dodici segni zodiacali

Dimensioni tipiche del piatto di pesata della bilancia di precisione digitale:

160x180mm

step#14-LA TASSONOMIA

ALBERO TASSONOMICO 

step#13-LA PUBBLICITA'

 

Pubblicità delle bilance di precisione semiautomatiche delle Officine meccaniche Francesco Macchi, risalente circa al 1927.

Pubblicità delle bilance analitiche di alta precisione delle Officine Galileo, risalente al 1937.

Pubblicità delle bilance analitiche di alta precisione delle Officine Galileo, risalente al 1941.

step#12-IL CINEMA

 Nella famosa serie televisiva statunitense Breaking Bad compare diverse volte una bilancia di precisione. Questa infatti viene usata dal protagonista Walter White, docente di chimica, durante la preparazione di cristalli di metanfetamina, in cui i diversi necessari per produrla devono essere pesati con la massima precisione e accuratezza.

Qui di seguito è riportato il link di una scena del primo episodio della prima stagione in cui si può vedere chiaramente il suo utilizzo. 

https://www.youtube.com/watch?v=Re0yU2s-Uw8&feature=youtu.be&ab_channel=BreakingVideosHD

step#11-I COSTRUTTORI

 Attualmente tra i costruttori della bilancia di precisione troviamo le seguenti ditte:

• Mettler Toledo: oggi è un multinazionale specializzata nella produzione di strumenti scientifici. Fu fondata originariamente nel 1901 da Allen DeVilbis  ed Henry Theobald come Toledo Computing Scale and Cash Register Company ;  Erhard Mettler fondò la Mettler nel 1945 e successivamente le due società furono fuse nella Mettler Toledo nel 1989.     

• Beppe Olivero System: fu fondata nel 1886 da Giuseppe Olivero, è un'azienda familiare e produce strumenti di misura di alta qualità.                                                                                                           
• A&D company: fu fondata nel 1977 da Hiraku Furukawa e contribuisce dalla sua fondazione allo sviluppo della società tramite strumenti di peso e misura.

step#10-I LIBRI

       BIBLIOGRAFIA STORICA

• LORENZO LUIGI, Delle bilance degli antichi, in <<Scelta di dissertazioni cavate da' più celebri autori>>, Venezia, 1750, vol.II, pp.67-90.                                                                        
• GRISELINI FRANCESCO, Dizionario delle arti e de' mestieri, Venezia, 1768, vol. II, pp. 163-177.                                                                                                                              
• LAZZARINI M., Le bilance romane del Museo Nazionale e dell'Antiquarium Comunale di Roma, in <<Atti dell'Accademia Nazionale dei Lincei>>, Roma, 1948, vol. VIII, serie III, pp.221-254.                                                                                                                                    
• TUCCI UGO, Pesi e misure nella storia della società, in <<Storia d'Italia>>, Einaudi, Torino, 1973, vol. V, pp.518-612.                                                                                                  
• TUCCI UGO, Pesi e misure, in <<Enciclopedia Einaudi>>Einaudi, Torino, 1980, vol. X, pp.673-715.                                                                                                                                   
•  J.J.MANLEY, On the Observed Variations in the Temperature Coefficients of a Precision Balance in <<Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character>> Vol.86, No.591(20 luglio 1912), pp. 591-600.

• OLIVER M. O'REILLY,Some perspectives on Eshelby-like forces in the elastica arm scale in <<Proceedings: Mathematical, Physical and Engineering Sciences>> Vol.471,No.2174(8 febbraio 2015),pp.1-13.

step#09-GLI INVENTORI

 Le bilance più antiche risalgono al 5000 a.C. e furono ritrovate in Egitto. Nella civiltà egiziana acquisirono un'importante valore religioso-simbolico; secondo le loro credenze il dio dei morti, Anubi, decideva l'ingresso dei defunti nell'oltretomba pesando su un piatto la loro anima e sull'altro una piuma (psicostasia egiziana). 

L'invenzione della bilancia segna il passaggio da una società primitiva a una cultura più evoluta, in cui la pratica del baratto non è più sufficiente a garantire l'equità degli scambi commerciali. L'introduzione della bilancia e della pratica della pesatura segna il raggiungimento di conoscenze tecniche e pratiche che dimostrano il livello civile, culturale ed economico acquisito.

Questo strumento trae origine dalla necessità di pesare il metallo prezioso, al fine di attribuirgli un valore monetario. La più antica utilizzazione a scopo commerciale risale al 2500 a.C. presso la società degli Indi.

https://bilanciablog.wordpress.com/2015/11/27/la-bilancia-dallantichita-alla-modernita-2/

http://xoomer.virgilio.it/josergio/pag/storia.htm

http://cms.museodellabilancia.it/album/filealbum/501_0.pdf

step#08-I MATERIALI

 Nelle bilance più antiche il basamento può essere in marmo o in legno, per avere una base solida su cui poggiare. 

Il fulcro del braccio a forma di v può essere in acciaio o pietra dura. 

I piatti possono essere in legno o in metallo (ferro oppure ottone).

Come questi materiali sono arrivati nella storia delle cose

• marmo: è un materiale particolarmente duro e compatto, e ciò grazie alle trasformazioni chimiche e fisiche che lo hanno reso tale; è stato utilizzato fin dall'antichità per realizzare opere architettoniche e scultoree.
• acciaio: è una lega ferrosa composta da ferro e carbonio; ha avuto un ruolo fondamentale durante la rivoluzione industriale.
• ferro: è un elemento chimico presente in natura legato ad altri elementi. Le prove del suo utilizzo risalgono ai Sumeri e agli Ittiti, che lo usavano già 4000 anni avanti Cristo per costruire piccoli oggetti come lance e gioielli. In passato fu tanto importante da dare il nome ad un intero periodo storico: l'età del ferro.

step#07-IL MITO

Nel mito di Temi troviamo dei collegamenti con il simbolo della bilancia. 

Il nome 'Temi' significa irremovibile e probabilmente per questo motivo non fu considerata tanto una dea, ma fu vista come la personificazione dell'ordine e del diritto, in particolare della giustizia.

Fu la seconda moglie di Zeus e tra i figli troviamo anche Dike, personificazione della giustizia.

https://it.wikipedia.org/wiki/Temi

Il simbolismo della bilancia è  presente nel mito di Tiresia. Da letture approfondite del mito risulta che la vera unione avviene solo quando si entra in contatto con la parte nascosta di noi stessi, perchè solo in questo modo riusciamo a bilanciarci e a trovare l'armonia con l'ambiente interno ed esterno a noi.

https://astrologicamente.jimdofree.com/l-articolo-del-mese/bilancia-il-mito-ottobre-2015/

step#06- IL SIMBOLO

 La bilancia veniva associata alla giustizia nella psicostasia egiziana (cerimonia religiosa a cui veniva sottoposto il defunto prima di poter accedere all'aldilà, intesa anche come "pesatura del cuore" o "pesatura dell'anima").

In ambito cristiano, nella scena del giudizio universale, l'arcangelo Michele pesa le anime sui piatti di una bilancia.

Nelle due immagini sottostanti la bilancia rappresenta la Giustizia. La sua personificazione con una figura femminile risale probabilmente alle monete romane:

Qui in basso è rappresentato il simbolo della bilancia come segno zodiacale.  Il Sole si trova nel segno della bilancia nel periodo compreso tra il 23 settembre e il 22 ottobre: l'inizio del segno coincide con l'equinozio d'autunno, giorno in cui il giorno e la notte hanno la stessa durata, l'equilibrio perfetto.

 

step#05-IL PRINCIPIO FISICO

PRINCIPIO FISICO

La bilancia a due bracci consiste in una leva di primo genere, nella quale le forze applicate ai bracci sono le forze peso delle masse da confrontare. Quando all'estremità di una leva di primo genere viene applicata una forza, si determina un momento rotatorio e affinché la leva non ruoti, all'altra estremità è necessario applicare una forza di uguale intensità, tale che i due momenti generati si annullino reciprocamente. 

FORMULA

Questo principio fisico può essere espresso in formula come:

$$F_1\cdot l_1=F_2\cdot l_2$$

Le due lunghezze dei bracci della leva sono uguali l₁=l₂, quindi l'equilibrio si avrà quando anche le forze peso applicate ai bracci sono uguali F₁=F₂.

fonte:https://lab2go.roma1.infn.it/doku.php?id=fisica:strumenti:bilancia