Unidades Básicas

Todos nós estamos mais ou menos familiarizados com o Sistema Internacional de unidades (SI) no qual todas as quantidades físicas dimensionais (que têm uma dimensão) podem ser expressas em função de unidades básicas, como a distância (metro), massa (quilograma), tempo (segundo), intensidade de uma corrente eléctrica (ampere), temperatura (kelvin), e/ou luminosidade de uma fonte (candela). Por motivos históricos ainda se incluiu no Sistema Internacional de unidades a mole como uma unidade básica, apesar de ser uma grandeza adimensional.


Metro Básico

O metro é a unidade do Sistema Internacional de unidades para a distância entre dois pontos no espaço.

A noção de espaço vem do caminhar, do ver, do andar, do tactear, da vontade de descobrir o nosso Universo, do voar, navegar etc…

Durante muitos anos as distâncias eram medidas através de partes do corpo como a polegada, o palmo de uma mão, o passo, a jarda, a braça, o côvado, o cúbito. Esses padrões variam de pessoa para pessoa, não permitindo obter medidas de grande precisão.

O metro é uma unidade de distância independente das unidades anatómicas do ser humano. No século XVII, surgiu, em França, a toesa como forma de medida e utilizada como unidade linear, constituída por uma barra de ferro com dois pinos nas extremidades.

Tentou-se, seguidamente, estabelecer uma unidade natural que constituísse um padrão de medida e tivesse os seus submúltiplos estabelecidos segundo o sistema decimal. Esse padrão poderia ser encontrado na Natureza, sendo mais fácil obter uma cópia.

Em França, Talleyrand estabeleceu que a nova unidade deveria ser igual à décima milionésima parte de um quarto do meridiano terrestre (sendo depois proclamado como lei francesa).

Essa nova unidade passou a ser chamada metro (em grego, metron significa medir), e é simbolizada pela letra m. Os astrónomos franceses Delambre e Mechain foram designados para medir o meridiano, usando a toesa como unidade. Mediram a distância entre Dunkerque (França) e Montjuich (Espanha).

Chegou-se a uma distância que foi materializada numa barra de platina de secção rectangular de 4,05 x 25 mm. O comprimento dessa barra era equivalente ao comprimento da unidade padrão metro, que assim foi definido como a décima milionésima parte de um quarto do meridiano terrestre. Portanto pode-se concluir que o meridiano deve corresponder a 40.000.000 m.

A légua também é usada em alguns locais e corresponde a 4828 m. A milha terrestre é a medida mais frequente nos Estados-Unidos e vale 1.609,344 m. A milha náutica (mn) corresponde a 1852 m e é usada em navegação marítima ou aérea. O nó é o valor da velocidade igual a 1 mn por hora.

Até 1983, o metro foi definido pelo comprimento de uma barra de uma liga metálica especial (o “metro padrão de Sèvres”, guardado no mesmo sítio que o quilograma padrão).

O metro era a distância entre os eixos de dois traços principais marcados na superfície neutra do padrão internacional depositado no B.I.P.M. (Bureau International des Poids et Mesures, em Paris), à temperatura de zero graus Celsius e sob uma pressão atmosférica de 760 mmHg e, apoiado sobre os seus pontos de mínima flexão.

Para cada laboratório poder efectuar medições de distâncias, tinha que se adquirir uma cópia dessa barra metálica, ou pelo menos, uma régua calibrada numa liga menos nobre.

Naturalmente, os limites de precisão deste padrão advêm do facto da definição ser pouco clara e universal (qual meridiano?), e pelo facto do material em que é feito a barra padrão poder ter deformações micrométricas.

Na sequência da Teoria de Relatividade Restrita de Einstein, em que a velocidade de propagação da luz no vazio é uma constante fundamental da natureza, c = 299 792 458 299 792 458 m/s, e como o segundo é definido com uma precisão relativa muito superior ao da barra padrão em França, o metro passou, em 1983, a ser definido indirectamente, a partir da medida do tempo em segundos (s):

O metro é uma unidade de distância que se define como o comprimento da trajectória percorrida no vácuo pela luz durante um intervalo de tempo que corresponde à fracção 1/299792458 de segundo.

Os métodos históricos de medição usados são, muitas vezes, ligados à Natureza, a conceitos de geometria e, às diferentes técnicas que, com a evolução do conhecimento científico ao longo da História, permitem hoje medir distâncias a escalas extremamente grandes (macroscópicas) e extremamente pequenas (microscópicas e sub-microscópicas).

Os limites para as escalas alcançadas, desde o fim do século XIX até hoje, são muito maiores do que aqueles que foram atingidos desde o início até ao fim do século XIX:

Período Espaço
Mínimo Tamanho Máximo Tamanho
Homem Primitivo 10-4 m Cabelo 105 m Possível de andar
Fim Séc. XIX 10-7 m Grãos de pólen 1016 m Sistema Solar
Hoje 10-20 m Comprimentos de onda associados aos raios cósmicos 1026 m Distância das galáxias mais distantes

É de referir que quando o expoente aumenta (diminui) de uma unidade, a quantidade aumenta (diminui) dez vezes.

Segundo o Sistema Internacional de unidades:

Múltiplos e sub-múltiplos do metro
Unidade Símbolo Relação com o metro
Zetametro Zm 1021m
Exametro Em 1018m
Petametro Pm 1015m
Terametro Tm 1012m
Gigametro Gm 109m
Megametro Mm 106m
Quilómetro km 103m = 1000 m
Hectómetro hm 102m = 100 m
Decâmetro dam 101m = 10 m
Metro m 1 m
Decímetro dm 10-1m = 0,1 m
Centímetro cm 10-2m = 0,01 m
Milímetro mm 10-3m = 0,001 m
Micrómetro µm 10-6m
Nanómetro nm 10-9m
Picómetro pm 10-12m
Femtómetro fm 10-15m
Atometro am 10-18m
Ainda temos: 1 fermi = 10-15 m = 1 fm
1 parsec = 3,086 x 10-16 m
1 ano-luz = 9,46 x 10-15 m

parsec, ou p.c., é uma unidade de distância usada em Astronomia para medir grandes distâncias, sobretudo entre o nosso planeta e algumas estrelas “próximas” comparativamente às estrelas chamadas distantes. Corresponde à distância a que uma estrela terá que estar, numa direcção partindo do Sol perpendicular à linha que une a Terra ao Sol, para que a direcção dum telescópio apontado para essa estrela numa dada data difira de 2 segundos de arco quando o mesmo telescópio é apontado para a mesma estrela 6 meses depois.

ano-luz é outra unidade de distância de Astronomia que corresponde à distância percorrida pela luz no vácuo durante um ano. Pode-se calcular que 1 ano-luz é aproximadamente igual a 9,46x1015m, e que 1pc = 3,26 ano-luz.

Por fim, define-se ainda a unidade astronómica (UA), como a distância média entre a Terra e o Sol. Uma unidade astronómica equivale a 1,496x1011m.

Conteúdo gentilmente cedido por: IST
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