Sistema Internacional de Unidades - Toda Matéria
O Sistema Internacional de Unidades (SI) é um padrão internacional de medição formado por uma base de unidades para sete grandezas da Física: massa, comprimento, tempo, corrente elétrica, temperatura termodinâmica, quantidade de substância e intensidade luminosa.
Esse padrão de sistema métrico foi criado na França no ano de 1960 durante a Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM).
Uma grandeza é definida como aquilo que pode ser quantificado. A unidade é a representação estabelecida para designar as medidas das grandezas. Por exemplo, quilograma (kg) é a unidade atribuída à medição da grandeza massa no SI.
A partir da criação de um padrão com um pequeno grupo de grandezas, chamadas de grandezas fundamentais, foi possível organizar as várias grandezas físicas conhecidas. Essa base é importante principalmente para o desenvolvimento científico e tecnológico.
As 7 unidades de base do SI são todas definidas em termos de constantes fundamentais. São elas:
Metro (m): é a unidade da grandeza comprimento e corresponde à distância percorrida, no vácuo, pela luz em 1/299 792 458 de segundo.
Quilograma (kg): é a unidade da grandeza massa e seu valor é derivado da constante de Planck, cujo valor é 6,62607015 x 10-34 J.s.
Segundo (s): é a unidade da grandeza tempo e corresponde à duração de 9 192 631 770 períodos da radiação na transição entre dois níveis hiperfinos do átomo de césio-133 no estado fundamental.
Ampere (A): é a unidade da grandeza corrente elétrica estabelecida em termos de carga elementar, cujo valor é 1,602176634 x 10-19 C.
Kelvin (K): é a unidade da grandeza temperatura termodinâmica fixada em termos da constante de Boltzmann, cujo valor é 1,380649 x 10-23 J.K-1.
Mol (mol): é a unidade da grandeza quantidade de matéria expressa em termos da constante de Avogadro, cujo valor é 6,02214076 x 1023 mol-1.
Candela (cd): é a unidade da grandeza intensidade luminosa definida em termos da eficácia luminosa, cujo valor é 683 lm.W-1.
Tabela de grandezas fundamentais do SI
As grandezas derivadas são aquelas que podem ser expressas utilizando as unidades de base e símbolos das operações de multiplicação e divisão.
Por exemplo, no Sistema Internacional a energia é uma grandeza medida pela unidade joule (J). O joule pode ser escrito em termos de unidades fundamentais da seguinte forma:
Lê-se: Um joule equivale a um quilograma metro quadrado por segundo ao quadrado.
Exemplos de grandezas e unidades derivadas do SI
Expressão em unidades de base do SI
Área metro quadrado m2 —
Volume metro cúbico m3 —
Velocidade metro por segundo m/s —
Aceleração metro por segundo ao quadrado m/s2 —
Força newton N kg . m . s-2
Pressão pascal Pa kg . m-1. s-2
Energia joule J kg . m2. s-2
Potência watt W kg . m2. s-3
Prefixos para unidades
Para expressar grandezas com valores muito grandes ou muito pequenos fazemos uso da notação científica, que utiliza o padrão x . 10n, onde e o expoente n indica o número de casas decimais antes ou depois da vírgula.
2.430.000.000 watts = 2,43 . 109 watts
0,0042 m = 4,2 . 10-3 m
Os prefixos utilizados antes de uma unidade de medida estão relacionados com a notação científica, pois eles representam potências de 10 e são utilizados como um fator multiplicador para escrever múltiplos e submúltiplos das unidades.
2,43 x 109 watts = 2,43 gigawatt = 2,43 GW
4,2 . 10-3 m = 4,2 milímetros = 4,2 mm
Muitas vezes para facilitar os cálculos com os valores que estamos trabalhando necessitamos converter as unidades. Um processo muito comum para fazer a conversão é chamado de conversão em cadeia.
Por exemplo, se um metro e cem centímetros correspondem ao mesmo comprimento, então dividindo um pelo outro teremos como resultado 1.
Essas duas razões acima podem ser utilizadas como fator de conversão, pois multiplicar a grandeza por um fator unitário não a altera. Isso é útil para cancelar unidades indesejáveis.
Por exemplo, se um problema apresentar os dados de comprimento em centímetros, mas pedir o resultado em metros, você pode fazer assim: