Sistema Internacional de Unidades

O Sistema Internacional de Unidades (SI) é um padrão estabelecido internacionalmente para unidades de medida. É empregado para a internacionalização do conhecimento científico; a universalização do ensino de Física e Química; o estabelecimento de normas, certificações, regulamentações; e o controle de qualidade de produtos e serviços.

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Resumo sobre Sistema Internacional de Unidades

• O Sistema Internacional de Unidades é um padrão de unidades de medida que serve principalmente para facilitar o compartilhamento de conhecimento científico e educacional.

• As unidades de medida fundamentais são: Ampère, candela, Kelvin, metro, mol, quilograma e segundo.

• As grandezas fundamentais são: corrente elétrica, intensidade luminosa, temperatura, comprimento, quantidade de substância, massa, e tempo.

• Os prefixos do Sistema Internacional de Unidades diminuem o excesso de zeros nos valores numéricos, transformando as grandezas em potências de 10.

• As grandezas derivadas são aquelas que derivam das grandezas fundamentais.

• Com base na dimensionalidade, podemos encontrar a dimensão ou unidade de medida de uma grandeza.

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O que é o Sistema Internacional de Unidades?

O Sistema Internacional de Unidades (SI) é um sistema universal criado em 1960, durante a 11ª Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), com o objetivo de padronizar as unidades de medida e as suas grandezas. Dessa forma, de acordo com o SI, cada grandeza tem a sua unidade de medida específica.

Para que serve o Sistema Internacional de Unidades?

O Sistema Internacional de Unidades serve para:

• Internacionalização do conhecimento científico: facilitando a comunicação na comunidade científica, além de verificação e compreensão das pesquisas científicas.

• Universalização do ensino de Física e Química: facilitando o aprendizado dos estudantes, permitindo que aprendam os mesmos conceitos de Física e Química, independentemente do país, instituição ou livro que estudem; e facilitando a comunicação e a comparação de conteúdos entre estudantes de diferentes origens.

• Estabelecimento de normas, certificações, regulamentações, e controle de qualidade de produtos e serviços: estabelecendo um padrão para as normas, certificações, regulamentações, e o controle de qualidade de produtos e serviços.

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Unidades do Sistema Internacional

No Sistema Internacional de Unidades, existem sete unidades de medida fundamentais, ou de base, que caracterizam as grandezas fundamentais. Elas são descritas com base em constantes fundamentais desde 2019:

• Ampère: unidade de medida da grandeza corrente elétrica, em homenagem ao físico e filósofo André-Marie Ampère (1775-1836).

• Candela: unidade de medida da grandeza intensidade luminosa, criada para medir a intensidade luminosa de velas, lâmpadas e luminárias.

• Kelvin: unidade de medida da grandeza temperatura, em homenagem ao físico-matemático William Thomson (1824-1907), o primeiro barão Kelvin.

• Metro: unidade de medida da grandeza comprimento ou distância, originada devido aos diversos questionamentos a respeito da ausência de padrão nas unidades de medida durante o século XVIII na França.

• Mol: unidade de medida da grandeza quantidade de matéria ou substância, termo criado pelo químico e filósofo Wilhelm Ostwald (1853-1932).

• Quilograma: unidade de medida da grandeza massa, originada devido aos diversos questionamentos a respeito da ausência de padrão nas unidades de medida durante o século XVIII na França.

• Segundo: unidade de medida da grandeza tempo, originada por volta do século II a.C., na Grécia Antiga, por astrônomos gregos.

Tabela de grandezas do Sistema Internacional de Unidades

Na tabela abaixo estão às grandezas fundamentais, com suas respectivas unidades de medida fundamentais e suas representações.

Prefixos do Sistema Internacional de Unidades

Os prefixos do Sistema Internacional de Unidades são potências de 10 que expressam múltiplos e submúltiplos das unidades de medida fundamentais, buscando facilitar a sua escrita e leitura, e diminuir o uso exagerado de zeros. Na tabela abaixo, estão os prefixos, suas representações, suas potências e seus valores de potência:

Grandezas derivadas do Sistema Internacional

As grandezas derivadas do Sistema Internacional de Unidades são todas aquelas que se originam de relações entre as grandezas fundamentais: corrente elétrica, intensidade luminosa, temperatura, comprimento, quantidade de substância, massa, e tempo. Na tabela abaixo, estão algumas grandezas derivadas, com suas respectivas unidades de medida fundamentais e suas representações.

Dimensionalidade

A dimensionalidade, ou análise dimensional, é um artifício empregado para descobrirmos a dimensão ou unidade de medida de uma grandeza com base no conhecimento das unidades de medida fundamentais ou das suas dimensões.

Por exemplo, se quisermos descobrir a unidade de medida e a dimensão da grandeza velocidade, partimos da sua fórmula, que é a razão entre o comprimento (ou distância) e o tempo, cujas unidades de medida são o metro e o segundo:

\(v = \frac{d}{t} = \frac{[m]}{[s]}\)

Então a unidade de medida da velocidade é metros por segundo.

\(v = \frac{[m]}{[s]}\)

Já a dimensão da grandeza podemos descobrir por meio dos símbolos das dimensões das grandezas, descritos na tabela acima, em que o comprimento é representado pela dimensão L e o tempo é representado pela dimensão T, então a dimensão da velocidade é:

\(v = \frac{[L]}{[T]}\ ou\ v = [L]^1 \cdot [T]^{-1} \)

Se quisermos descobrir a unidade de medida e a dimensão da grandeza força, partimos da sua fórmula, que é o produto entre a massa e a aceleração:

\(F = m\cdot a = m\cdot \frac{v}{t} = [kg]\cdot \frac {[\frac{[m]}{[s]}]}{[s]} = [kg]\cdot \frac {[m]}{[s]^2} = [N]\)

Então, a unidade de medida da força é o quilograma-metros por segundo ao quadrado — o Newton. Com base nos símbolos das dimensões das grandezas, a dimensão da força é:

\(F = [M] \cdot \frac{[L]}{[T]^2} \ ou\ [M]^1 \cdot [L]^1 \cdot [T]^{-2} \)

Saiba mais: Como converter unidades de medidas físicas

Exercícios resolvidos sobre Sistema Internacional de Unidades

01) Um corpo aplica uma força de 5 000 000 N. Pensando nisso, qual das alternativas abaixo representa corretamente o prefixo desse número?

a) 5 hN

b) 5 kN

c) 5 MN

d) 5 GM

e) 5 TN

Resolução:

Alternativa C

A força de 5 000 000 N pode ser transformada na potência 5∙10⁶, representada pelo prefixo mega, então esse número é representado pelo prefixo 5 MN.

02) Quais das alternativas apresentam as unidades de medidas correspondentes a algumas grandezas físicas fundamentais?

1. A corrente elétrica é medida em candela.

2. A temperatura é medida em Kelvin.

3. O comprimento é medido em mol.

4. A massa é medida em quilograma.

Está(ão) correta(s):

a) I, II.

b) III, IV.

c) I, IV.

d) II, III.

e) II, IV.

Resolução:

Alternativa E

Abaixo, vemos a correção em vermelho das alternativas incorretas.

1. Incorreta. A corrente elétrica é medida em Ampère.

2. Correta.

3. Incorreta. O comprimento é medido em metros.

4. Correta.

Fontes

HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos da Física: Mecânica. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.

NUSSENZVEIG, H. M. Curso de física básica: Mecânica (vol. 1). 5 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2015.