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Unidades de Medida

Introdução

Para descobrir as leis que governam os fenômenos naturais, os cientistas devem realizar medidas das grandezas envolvidas nestes fenômenos. A Física, em particular, costuma ser denominada "a ciência da medida". Lord Kelvin, grande físico inglês do século XIX, salientou a importância da realização de medidas no estudo das ciências por meio das seguintes palavras

  "Sempre afirmo que se você puder medir aquilo de que estiver falando e conseguir expressá-lo em números, você conhece alguma
   coisa sobre o assunto; mas quando você não pode expressá-lo em números, seu conhecimento é pobre e insatisfatório..."

As sete unidades básicas do SI e a interdependência entre suas definições

Como sabemos, para efetuar medidas é necessário escolher unidade para cada grandeza. O estabelecimento de unidades , reconhecidas internacionalmente, é também imprescindível no comércio e no intercâmbio entre os países.

Sistema Internacional de Unidades sigla SI, do francês Système international d'unités é a forma moderna do sistema métrico e é geralmente um sistema de unidades de medida concebido em torno de sete unidades básicas (comprimento, massa, tempo, temperatura, quantidade de matéria, corrente elétrica, intensidade luminosa) e da conveniência do número dez. É o sistema mais usado do mundo de medição, tanto no comércio todos os dias e na ciência. O SI um conjunto sistematizado e padronizado de definições para unidades de medida, utilizado em quase todo o mundo moderno, que visa a uniformizar e facilitar as medições e as relações internacionais daí decorrentes.

Unidades fundamentais do SI

Unidade de Comprimento ou Distância

Padrão da unidade de metro

O metro (m) é definido atualmente como a distância percorrida pela luz em 1/299 792 458 segundos. Na definição anterior o metro era igual a 1 650 763,73 comprimentos de onda da linha de emissão entre os níveis 2p⁶ e 5d⁵ do criptônio-86. Entretanto nem sempre foi assim. Inicialmente ele foi definido considerando-se a quarta parte de um meridiano terrestre dividida em 10 milhões de partes iguais. Cada uma dessas pequenas partes foi chamada de 1 metro. Como os meridianos da Terra não são todos iguais, uma nova definição foi apresentada: 1 metro é a distância entre dois traços marcados sobre uma barra de platina (90%) e de irídio (10%), mantida no Instituto Internacional de Pesos e Medidas, em Sèvres, nas proximidades de Paris: é o metro padrão. Essa definição perdurou até 1983, quando foi aprovada a definição descrita no início deste parágrafo.

Unidade de Massa

O quilograma (kg) é definido como sendo a massa do Protótipo Internacional do Quilograma. Um submúltiplo bastante usado do quilograma é o grama (g), sendo 1g = 10^-3kg

Unidade de Tempo

Quanto tempo?

O segundo (s) é definido atualmente como 9 192 631 770 períodos da radiação correspondente à transição entre dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio-133.

Unidade de Temperatura

O Kelvin (K), unidade fundamental do SI, é definido como sendo 1/273,16 da temperatura do ponto triplo da água à pressão de 1 atmosfera. Outra unidade comumente usada na prática é o °C, em que 0°C se refere ao ponto de fusão da água e 100°C se refere ao ponto de ebulição da água, ambos à pressão atmosférica.

Quantidade de matéria

O mol é definido como a quantidade de átomos contidos em 0,012 quilogramas de carbono-12.

Unidade de Corrente elétrica

O Ampère (A) é definido como a corrente necessária para produzir uma força de 2.10^-7 N entre dois condutores retilíneos e paralelos separados pela distância de 1 metro.

Unidade de Intensidade Luminosa

A Candela (cd) é a unidade fundamental de intensidade luminosa, e é definida como: "intensidade luminosa de uma fonte de radiação monocromática de frequência 540x10¹² Hz e intensidade radiante de 1/683 W por esferorradiano numa dada direção." Uma vela comum tem intensidade luminosa de aproximadamente 1cd.

Algumas unidades derivadas do SI

As unidades derivadas são as que podem ser deduzidas, direta ou indiretamente, das fundamentais. A seguir estão vários exemplos.

Aceleração

m/s²

Ângulo

Radiano (rad). O radiano é definido como o comprimento do arco compreendido pelo ângulo central dividido pelo raio da circunferência. O ângulo também é comumente medido em graus (°), sendo que o ângulo central de um arco que compreenda toda a circunferência é 360°.

Área

m²

Calor

Joule (J). Ver definição na seção Energia. Também é muito utilizada a caloria (cal), que não é uma unidade do SI. A caloria é definida como a quantidade de calor necessária para elevar 1 g de água de 14,5°C para 15,5°C.

Calor específico

J/(kg.K). Na prática é mais usado cal/(g.°C), que não é do SI.

Campo elétrico

N/C ou V/m

Campo magnético

Tesla (T)

1T = 1(N.s)/(C.m)

Capacidade térmica

J/K. Na prática é mais usado cal/°C, que não é do SI

Capacitância

Farad (F)

1F = 1C/V

Carga elétrica

Coulomb (C) 1C = 1A.s

Coeficiente de atrito

Adimensional

Coeficiente de dilatação

Linear, superficial e volumétrico: K^-1. Na prática utiliza-se mais o °C^-1.

Comprimento de onda

Metro (m)

Condutividade térmica

W/(m·K) ou J/(s.m.K). Na prática é mais usual cal/(s.m.°C), que não é do SI

Constante dielétrica

Adimensional

Constante elástica

N/m

Densidade

kg/m³

Densidade linear

kg/m

Distância focal

Metro (m)

Eficiência do refrigerador

Adimensional

Emissividade

Adimensional

Entropia

J/K

Energia

Joule (J)

1J = 1N.m

Fluxo magnético

Weber (Wb).

1Wb = 1T.m²

Fluxo de calor

J/s. Na prática é mais usual cal/s, que não é do SI.

Força

Newton (N)

1N = 1kg.(m/s²)

Força contra-eletromotriz

Volt (V). Ver definicão em Potencial elétrico

Força eletromotriz

Volt (V). Ver definição em potencial elétrico

Freqüência

Hertz (Hz)

1 Hz = 1s^-1

Impulso

N.s

Índice de refração

Adimensional

Intensidade sonora

W/m²

Nível de intensidade sonora

Bell (B)

β = log (I/I₀), sendo β o nível de intensidade sonora dado em Bells, I, a intensidade sonora em W/m² e I₀= 10^-12W/m²

Potência

Watt (W)

1W = 1J/s

Potencial elétrico

Volt (V)

1V = 1J/C

Pressão

Pascal (Pa)

1Pa = 1N/m²

A pressão também pode ser medida em atmosferas (atm) ou milímetros de mercúrio (mmHg), sendo que 1 atm = 760 mmHg = 1,01.10⁵Pa

Quantidade de movimento

kg.(m/s)

Radiância

W/m²

Rendimento

Adimensional

Resistência elétrica

Ohm (Ω)

1Ω = 1V/A

Resistividade

Ω.m

Torque

N.m

Trabalho

Joule (J)

Ver definição na seção energia

Velocidade

m/s

Velocidade angular

rad/s

Volume

m³

O volume também é comumente medido em litros (l), tal que 1l = 10^-3m³

Informações Adicionais

Não se devem misturar unidades por extenso com símbolos. Assim, é incorreto escrever metro/s ou J/kelvin. O correto, respectivamente, é metro por segundo ou J/K.

O plural das unidades é obtido simplesmente pelo acréscimo da letra “s”, mesmo que isso contrarie as regras gramaticais. Assim escrevem-se metros, ampères, pascals. São exceções a essa regra as unidades que terminam por x, s ou z, que não variam com o plural (Siemens, lux, hertz).

Há unidades que não pertencem ao Sistema Internacional, mas são aceitas para uso conjunto ao SI, sem restrição de prazo. São elas: o minuto (min), a hora (h), o dia (d), o grau (°), o minuto (‘), o segundo (‘’), o litro (l ou L) e a tonelada (t).