Criado na França, em 1960, durante a realização da Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), o Sistema Internacional de Unidades (SI) é um padrão de medição internacional. Esse padrão é composto por uma base de unidades para sete grandezas da Física, sendo elas: comprimento, massa, corrente elétrica, tempo, quantidade de substância, temperatura termodinâmica e intensidade luminosa.
Nesse contexto, grandeza é tudo aquilo que pode ser quantificado e unidade é a representação estabelecida para a designação das grandezas. A grandeza massa no SI, tem como unidade atribuída a sua medição o quilograma (kg). Continue lendo para saber mais sobre esse sistema.
Partindo do desenvolvimento de um padrão com um pequeno grupo de grandezas (as grandezas fundamentais), se tornou possível a organização das demais grandezas físicas que conhecemos. Ter um Sistema Internacional de Unidades é fundamental para o desenvolvimento da ciência e da tecnologia.
Todas as 7 unidades de base do SI são determinadas em termos de constantes fundamentais sendo elas:
Trata-se da unidade da grandeza comprimento e diz respeito à distância percorrida pela luz, no vácuo, em 1/299 792 458 de segundo.
Essa é a unidade da grandeza massa. O seu valor deriva da constante de Planck que tem o valor de 6,62607015 x 10-34 J.s.
Consiste na unidade da grandeza tempo. É equivalente à duração de 9 192 631 770 períodos de radiação na transição entre dois níveis hiperfinos do átomo de césio-133 em seu estado fundamental.
Essa unidade da grandeza corrente elétrica se estabeleceu nos termos de carga elementar que possui o valor de 1,602176634 x 10-19 C.
Essa é a unidade da grande temperatura termodinâmica. Foi fixada em termos da constante de Boltzmann, que possui valor de 1,380649 x 10-23 J.K-1.
Trata-se da unidade da grandeza quantidade de matéria. Essa é expressa nos termos da constante de Avogadro que tem o valor de 6,02214076 x 1023 mol-1.
É a unidade da grandeza intensidade luminosa definida em termos da eficácia luminosa, cujo valor é 683 lm.W-1.
Recebem o nome de grandezas derivadas aquelas que podem ser expressadas usando as unidades de base e símbolos das operações de multiplicação e divisão. No Sistema Internacional, por exemplo, a energia é uma grandeza medida através da unidade joule (J). Em termos de unidades fundamentais, o joule, pode ser escrito da seguinte maneira:
1 J = 1 kg.m2/s2
A leitura fica da seguinte forma: Um joule é equivalente a um quilograma metro quadrado por segundo ao quadrado.
A seguir listamos alguns exemplos de grandezas e unidades derivadas do SI:
– Área é uma grandeza derivada que possui como unidade derivada o metro quadrado (m2).
– Volume é uma grandeza derivada que tem como unidade derivada o metro cúbico (m3).
– Velocidade é uma grandeza derivada que possui como unidade derivada o metro por segundo (m/s).
– Aceleração é uma grandeza derivada que tem como unidade derivada o metro por segundo ao quadrado (m/s2).
– Força é uma grandeza derivada que possui como unidade derivada o newton (N), cuja expressão em unidades de base do SI é: kg . m . s-2.
– Pressão é uma grandeza derivada que tem como unidade derivada o pascal (Pa), cuja expressão em unidades de base do SI é: kg . m-1 . s-2.
– Energia é uma grandeza derivada que possui como unidade derivada o joule (J), cuja expressão em unidades de base do SI é: kg . m-2 . s-2.
– Potência é uma grandeza derivada que tem como unidade derivada o watt (W), cuja expressão em unidades de base do SI é: kg . m2 . s-3.
Grandezas que possuem valores muito grandes ou muito pequenos são expressadas por meio de notação científica usando o padrão:
x . 10n em que 1 x < 10
O expoente n se refere ao número de casas decimais existentes antes ou depois da vírgula. Para que fique mais claro confira o exemplo abaixo:
2.430.000.000 watts = 2,43 . 109 watts
0,0042 m = 4,2 . 10-3 m
É importante destacar que os prefixos usados antes de uma unidade de medida se relacionam com a notação científica. Eles representam potências de 10 e servem como fator multiplicador para escrever múltiplos e submúltiplos das unidades. Confira alguns exemplos:
2,43 x 109 watts = 2,43 gigawatt = 2,43 GW
4,2 . 10-3 m = 4,2 milímetros = 4,2 mm
Em muitos casos é necessário converter as unidades para facilitar o processo de cálculo. O processo mais utilizado para a conversão de unidades é a conversão em cadeia. Um metro e cem centímetros são correspondentes ao mesmo comprimento. Logo, se dividirmos um pelo outro chegaremos ao resultado 1.
1 m / 100 cm = 1
100 cm / 1 m = 1
As duas razões apresentadas acima podem ser usadas como fator de conversão, uma vez que multiplicar a grandeza por um fator unitário não leva a alterações. É uma forma de cancelar as unidades indesejáveis. Imagine que um problema apresenta os dados de comprimento em centímetros, mas deseja o resultado em metros. Você pode usar o seguinte processo:
1000 cm = 1000 cm . 1 = 1000 cm . 1 m / 100 cm = 1000 . 1 / 100 m = 10 m
Agora você conhece o mais importante sobre o Sistema Internacional de Unidades!