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Sistema Internacional de Unidades

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. 

Sistema Internacional de Unidades

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: 

Metro (m) – comprimento

Trata-se da unidade da grandeza comprimento e diz respeito à distância percorrida pela luz, no vácuo, em 1/299 792 458 de segundo.

Quilograma (kg) – massa

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.

Segundo (s) – tempo

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. 

Ampere (A) – corrente elétrica

Essa unidade da grandeza corrente elétrica se estabeleceu nos termos de carga elementar que possui o valor de 1,602176634 x 10-19 C.

Kelvin (K) – temperatura termodinâmica

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.

Mol (mol) – quantidade de matéria

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.

Candela (cd) – intensidade luminosa

É a unidade da grandeza intensidade luminosa definida em termos da eficácia luminosa, cujo valor é 683 lm.W-1.

Grandezas derivadas

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. 

Grandezas e unidades derivadas do SI: confira exemplos

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.

Prefixos para unidades e notação científica

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

Conversão de unidades

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!