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CAPÍTULO 1: MEDIDAS FÍSICAS, GRANDEZAS
E UNIDADES
1.1 INTRODUÇÃO
A necessidade de medir é muito antiga e remonta à origem das
civilizações. Por longo tempo cada país, cada região, cada cidade teve seu próprio
sistema de medidas. Essas unidades de medidas, entretanto, eram geralmente
arbitrárias e imprecisas, como por exemplo, aquelas baseadas no corpo humano:
palmo, pé, polegada, braça, côvado (antiga medida de comprimento equivalente a 66
cm).
Isso criava muitos problemas para o comércio, porque as pessoas de
uma região não estavam familiarizadas com o sistema de medir das outras regiões, e
também porque os padrões adotados eram, muitas vezes, subjetivos. As quantidades
eram expressas em unidades de medir pouco confiáveis, diferentes umas das outras e
que não tinham correspondência entre si.
A necessidade de converter uma medida em outra era tão importante
quanto a necessidade de converter uma moeda em outra. Na verdade, em muitos
países, inclusive no Brasil dos tempos do Império, a instituição que cuidava da
moeda também cuidava do sistema de medidas.
Em 1789, numa tentativa de resolver esse problema, o Governo
Republicano Francês pediu à Academia de Ciências da França que criasse um
sistema de medidas baseado numa “constante natural”, ou seja, não arbitrária. Assim
foi criado o Sistema Métrico Decimal, constituído inicialmente de três unidades
básicas: o metro, que deu nome ao sistema, o litro e o quilograma (posteriormente,
esse sistema seria substituído pelo Sistema Internacional de Unidades - SI).
Dentro do Sistema Métrico Decimal, a unidade de medir a grandeza
comprimento foi denominada metro e definida como “a décima milionésima parte da
quarta parte do meridiano terrestre” (dividiu-se o comprimento do meridiano por
4.000.000). Para materializar o metro, construiu-se uma barra de platina de secção
retangular, com 25,3 mm de espessura e com 1 m de comprimento de lado a lado.
Essa medida materializada, datada de 1799, por não ser mais utilizada como padrão é
conhecida como o “metro do arquivo”.
A unidade de medir a grandeza volume, no Sistema Métrico
Decimal, foi chamada de litro e definida como "o volume de um decímetro cúbico".
O litro permanece como uma das unidades em uso pelo SI.
LCE0200 Física do Ambiente Agrícola
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Definido para medir a grandeza massa, o quilograma passou a ser a
"massa de um decímetro cúbico de água na temperatura de maior massa específica,
ou seja, a 4,44ºC". Para materializá-lo foi construído um cilindro de platina iridiada,
com diâmetro e altura iguais a 39 milímetros.
Muitos outros países adotaram o sistema métrico, inclusive o Brasil,
aderindo à Convenção do Metro. Entretanto, apesar das qualidades inegáveis do
Sistema Métrico Decimal - simplicidade, coerência e harmonia - não foi possível
torná-lo universal. Além disso, o desenvolvimento científico e tecnológico passou a
exigir medições cada vez mais precisas e diversificadas. Em 1960, portanto, o
Sistema Métrico Decimal foi substituído pelo Sistema Internacional de Unidades -
SI, mais complexo e sofisticado.
O Sistema Internacional de Unidades - SI foi sancionado em 1960
pela Conferência Geral de Pesos e Medidas e constitui a expressão moderna e
atualizada do antigo Sistema Métrico Decimal, ampliado de modo a abranger os
diversos tipos de grandezas físicas, compreendendo não somente as medições que
ordinariamente interessam ao comércio e à indústria (domínio da metrologia legal),
mas estendendo-se completamente a tudo o que diz respeito à ciência da medição.
O Brasil adotou o Sistema Internacional de Unidades - SI em 1962. A
Resolução nº 12 de 1988 do Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e
Qualidade Industrial - CONMETRO, ratificou a adoção do SI no País e tornou seu
uso obrigatório em todo o território nacional.
1.2 GRANDEZAS E UNIDADES FUNDAMENTAIS DO SI
As grandezas físicas fundamentais ou de base são aquelas a partir das
quais todas as outras grandezas físicas são definidas, ou seja, as demais grandezas
são combinações das grandezas fundamentais. Na Tabela 1.1 apresentam-se as
grandezas fundamentais, seguidas de seus símbolos dimensionais e também de suas
unidades no Sistema Internacional de Unidades (SI) com as respectivas abreviações:
O Sistema Internacional de Unidades compreende as unidades
fundamentais citadas acima, as unidades derivadas obtidas a partir das sete unidades
fundamentais e ainda as unidades suplementares de caráter geométrico: o ângulo
plano e o ângulo sólido cujas unidades são respectivamente o radiano, abreviado por
rad e o estereorradiano, abreviado por sr. (1 sr é o ângulo sólido para o qual a razão
entre a área da calota esférica central interceptada e o quadrado do raio respectivo é
igual à unidade). Uma esfera define um ângulo sólido de 4πsr . Exemplos de
grandezas derivadas:
· Velocidade: m s
-1
é a unidade derivada da razão entre as unidades fundamentais
metro e segundo.
· Velocidade angular: rad s
-1
é a unidade derivada da razão entre a unidade
fundamental metro e a unidade suplementar radiano.
