2. Medidas, Grandezas Físicas.

MEDIÇÕES E CONVERSÔES DE UNIDADES ( Hewitt – 671 )

No mundo atual, prevalecem dois principais sistemas de unidades: o United States Customary System ( USCS, antigamente chamado de Sistema Britânico de Unidades), usado nos Estados Unidos e, antigamente, em Burma, e o Sistema Internacional ( SI ) ( também conhecido como sistema métrico de unidades), usado em todos os outros lugares. Cada sistema tem seus próprios padrões de comprimento, massa e tempo. As unidades de comprimento, massa e tempo, junto com algumas outras, são chamadas de unidades fundamentais, porque, uma vez escolhidas, todas as outras quantidades podem ser medidas em termos delas.

O USCS

Baseado no Sistema Imperial Britânico de unidades, o USCS é familiar a todos que residem no Estados Unidos. Ele emprega o pé como unidade de comprimento, a libra como unidade de peso ou força, e o segundo como unidade de tempo. O USCS atualmente está sendo substituído pelo sistema internacional – de maneira rápida nas áreas de ciência e de tecnologia ( e em todos os contratos do Departamento de Defesa dos Estados Unidos ), mas tão lentamente em outras áreas e em algumas especialidades que parece que a troca nunca se realizará. Por exemplo, continuaremos a comprar filmes fotográficos classificados em milímetros, mas os discos para computadores aparecerão em polegadas.

Para medidas de tempo, não há diferença entre os dois sistemas, exceto que no SI puro, a única unidade é o segundo ( s, e não seg. ) com prefixos; mas em geral, minuto, hora, dia, ano e assim por diante, com duas ou mais letras como abreviações ( h, e não hr ), são aceitas no USCS.

O Sistema Internacional

Durante a Conferência Internacional de Pesos e Medidas de 1960, em Paris, as unidades do SI foram definidas. A tabela 01 a seguir mostra as unidades do SI e seus símbolos.

TABELA 01 – As unidades do SI.

As unidades do SI e suas derivadas.

O SI é baseado no sistema métrico, usado pelos cientistas franceses após a Revolução Francesa de 1791. A regularidade deste sistema o torna útil em trabalhos científicos, e ele é usado por cientistas mundo afora. O sistema métrico se ramifica em dois sistemas de unidades. Em um deles, a unidade de comprimento é o metro, a unidade de massa é o quilograma e a de tempo é o segundo. Este é chamado sistema metro-quilograma-segundo ( MKS ), e é o preferido em física. O outro ramo é o do sistema centímetro-grama-segundo ( cgs ), que é preferencialmente usado em química, devido aos valores pequenos de suas unidades. As unidades MKS e CGS se relacionam da seguinte maneira: 100 centímetros é igual a 1 metro; 1000 gramas é igual a 1 quilograma. A tabela 02 mostra as relações entre várias unidades de comprimento existentes.

TABELA 02 – Tabela de conversões entre diferentes unidades de comprimento.

TABELA 03 - Prefixos para potências de 10.

Umas das principais vantagens do sistema métrico é que ele emprega o sistema decimal de contagem, onde todas as unidades estão relacionadas a unidades menores ou maiores por meio de divisões e multiplicações por 10. Os prefixos mostrados na tabela 03 são frequentemente usados para indicar relações entre as unidades.

O METRO

O padrão de comprimento do sistema métrico foi originalmente definido em termos da distância entre o polo norte e o equador. Na época, pensava-se que essa distância estivesse próxima de 10.000 quilômetros. Um décimo de milionésimo disso, o metro, foi determinado cuidadosamente e marcado por meio de riscos gravados sobre uma barra feita de uma liga de platina com irídio. Essa barra é guardada no Escritório Internacional de Pesos e Medidas, na França. O metro-padrão na França foi então calibrado em termos do comprimento de onda da luz – ele equivale a 1.650.763,73 vezes o comprimento de onda da luz laranja emitida pelos átomos do gás criptônio-86. O metro agora é definido como sendo o comprimento do caminho percorrido pela luz durante um intervalo de tempo de 1/299.792.458 de segundo.

O QUILOGRAMA

A unidade padrão de massa, o quilograma, é um bloco de uma liga de irídio-platina, também guardado no Escritório Internacional de Pesos e Medidas, localizado na França. Um quilograma é igual a 1.000 gramas. Uma grama é a massa de 1 centímetro cúbico ( cc ) de água a uma temperatura de 4° Celsius. ( A libra-padrão é definida em termos do quilograma-padrão; a massa de um objeto que pesa 1 libra é igual a 0,4536 quilograma. )

O SEGUNDO

A unidade oficial de tempo tanto para o USCS como para o SI é o segundo. Até 1956, ele era definido em termos do dia solar médio, que era dividido em 24 horas. Cada hora era dividida em 60 minutos, e cada minuto em 60 segundos. Assim, havia 86.400 segundos em um dia completo, e o segundo era definido como 1/ 86.400 do dia solar médio. Isso se mostrou insatisfatório, porque a taxa de rotação da Terra está se tornando gradualmente mais lenta. Em 1956, o dia solar médio do ano 1900 foi escolhido como o padrão sobre o qual se baseava o segundo. Em 1954, o segundo foi oficialmente definido como o tempo transcorrido durante 9.192.631.770 oscilações de um átomo de césio-133.

O NEWTON

Um newton é a força necessária para acelerar 1 quilograma a 1 metro por segundo por segundo. A unidade recebeu esta denominação em homenagem a Sir Isaac Newton.

O JOULE

Um Joule é igual à quantidade de trabalho realizado por uma força de 1 newton que atua ao longo de uma distância de 1 metro. Em 1948, o joule foi adotado como a unidade de energia pela Conferência Internacional de Pesos e Medidas. Portanto, o calor específico da água a 15°C é agora dado como 4,185,5 joules por quilograma por grau Celsius. Esse número é sempre associado com o equivalente mecânico do calor – 4,1855 joules por caloria.

O AMPERE

O Ampere é definido como a intensidade da corrente elétrica constante que, quando percorrendo dois fios condutores paralelos de comprimentos infinitos, seções transversais desprezíveis e localizados a um metro de distância um do outro, no vácuo, produz uma força entre os fios igual a 2 x 10 ^-7 newton por metro de comprimento.