Slides - Capítulo 1 - Medição

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Fundamentos de Física – Mecânica – Vol. 1 
Halliday & Resnick 
Mecânica 
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Fundamentos de Física 
Volume 1 
 
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Medição 
Capítulo 1 
1-1 Medindo Grandezas como o Comprimento 
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1.01 Citar as unidades 
fundamentais do SI. 
1.02 Citar os prefixos mais 
usados do SI. 
 
1.03 Mudar as unidades nas 
quais uma grandeza 
(comprimento, área ou 
volume, no caso) é expressa, 
usando o método de 
conversão em cadeia. 
1.04 Explicar de que forma o 
metro é definido em termos 
da velocidade da luz no 
vácuo. 
Objetivos do Aprendizado 
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1-1 Medindo Grandeza como o Comprimento 
 A física e a engenharia se baseiam na medição de 
grandezas físicas 
 Para isso, são necessárias: 
1. Regras para medir e comparar grandezas 
2. Unidades de medida 
 A unidade 
 É o nome atribuído ao valor de uma grandeza (massa, 
tempo, comprimento, pressão etc.) 
 Está associada a um padrão, um valor da grandeza igual a 
1,0 unidade [por exemplo, 1,0 metro = distância percorrida 
pela luz no vácuo em um intervalo de tempo de 
 1/(299 792 458) segundo] 
 
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1-1 Medindo Grandezas como o Comprimento 
 Existem muitas grandezas físicas, mas nem todas são 
independentes: velocidade = distância/tempo 
 Grandezas fundamentais: 
 Existem sete grandezas fundamentais no SI 
 Três são usadas na mecânica: comprimento, massa e 
tempo 
 Todas estão associadas a padrões 
 São usadas para definir as outras grandezas 
 As grandezas fundamentais devem ser: 
 Acessíveis (fáceis de medir) 
 Invariáveis, para que as medidas não mudem com o tempo 
 
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1-1 Medindo Grandezas como o Comprimento 
 As unidades do SI (sistema métrico) formam o 
Sistema Internacional de Unidades 
 Entre as unidades fundamentais do SI estão 
 o metro (comprimento) 
 o quilograma (massa) 
 o segundo (tempo) 
 O SI tem muitas unidades secundárias, que são 
definidas a partir das unidades fundamentais, como 
 o joule (trabalho, energia): 1 J = 1 kg m2/s2 
 o watt (potência): 1 W = 1 J/s = 1 kg m2/s3 
 
 
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1-1 Medindo Grandezas como o Comprimento 
 A notação científica usa potências de 10 para 
escrever números muito grandes ou muito pequenos 
 
 
 Um fator de conversão é 
 uma razão de unidades igual a 1 
 uma relação usada em conversões de unidades 
 
 
 As unidades obedecem às mesmas regras algébricas que as 
variáveis e os números 
 
 
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1-1 Medindo Grandezas como o Comprimento 
 A necessidade de maior precisão fez com que alguns 
padrões fossem mudados 
 No passado, o metro foi definido como 
1. um décimo milionésimo da distância entre o polo Norte e o 
equador 
2. o comprimento de uma barra de metal guardada na França 
3. 1.650.763,73 comprimentos de onda de uma linha de 
emissão do Kr-86 
Hoje, 
 
 Em todas as mudanças, a nova distância foi escolhida 
para que o valor aproximado do metro fosse mantido 
 
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1-1 Medindo Grandezas como o Comprimento 
 Dígitos significativos são os dígitos confiáveis 
 Os resultados devem ser arredondados para o menor 
número de dígitos significativos dos dados 
 25 x 18  410; 23 x 18975  430.000 
 Some 1 se o dígito seguinte for  5 (13,5  14; 13,4  13) 
 Dígitos significativos não são casas decimais 
 0,00356 tem 5 casas decimais e 3 dígitos significativos 
 Zeros à esquerda podem não ser significativos 
 3000 pode ter 4 dígitos significativos ou apenas 1! Em 
dúvida, use a notação científica: 3.100 (4 algarismos 
significativos) ou 3,1 x 103 (2 algarismos significativos) 
 
 
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1-1 Medindo Grandezas com o Comprimento 
Exemplos Conversões em cadeia: 
o 1,3 km x (1000 m)/(1 km) = 1300 m = 1,3 x 103 m 
o 0,8 km x (1000 m)/(1 km) x (100 cm)/(1 m) = 80 000 cm 
 = 8 x 104 cm 
o 2845 mm x (1 m)/(1000 mm) x (3,281 ft)/(1 m) = 9,334 ft 
 
 
 
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1-2 Tempo 
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1-2 Tempo 
1.05 Mudar as unidades de 
tempo usando o método de 
conversão em cadeia. 
1.06 Citar vários dispositivos 
usados para medir o tempo, 
a partir do movimento ou 
usando vários tipos de 
relógios.1 
Objetivos do Aprendizado 
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1-2 Tempo 
 Todo padrão de tempo deve ser capaz de responder: 
o Quando isso aconteceu? 
o Quanto tempo isso durou? 
 Os tempos seguem os mesmos processos de 
conversão que os comprimentos 
 Os padrões do tempo já foram baseados 
1. na rotação da Terra 
2. nas vibrações de um cristal de quartzo 
 Atualmente, 
 
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1-2 Tempo 
 Variação da duração do dia medida por um relógio 
atômico: 
 
Figura 1-2 
 A escala vertical vai até 
apenas 3 ms (0,003 s). 
 Isso mostra a precisão 
dos relógios atômicos e 
a irregularidade da 
rotação da Terra (que é 
afetada por marés e 
ventos). 
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1-3 Massa 
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1-3 Massa 
1.07 Mudar as unidades de 
massa usando o método de 
conversão em cadeia. 
1.08 Citar a relação entre 
massa específica, massa e 
volume em um objeto cuja 
massa está distribuída de 
forma homogênea. 
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1-3 Massa 
 O quilograma-padrão é um cilindro de platina e irídio 
guardado na França. 
 Cópias precisas foram enviadas a muitos países, e 
outras massas podem ser medidas por comparação 
com essas cópias 
 A unidade de massa atômica (u) é outro padrão de 
massa, usado para medir a massa de átomos e 
moléculas 
 Por definição, um átomo de carbono 12 tem massa de 12 u 
 1 u = 1,660 538 86 x 1027 kg ( 10 x 1035 kg) 
 
 
 
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1-3 Massa 
 A massa por unidade de volume é chamada de 
massa específica 
 
Eq. (1-8) 
Exemplos Calcule ... 
o Massa específica: (18 kg) / (0,032 m3) = 560 kg/m3 
o Massa: (380 kg/m3) x (0,0040 m3) = 1,5 kg 
o Volume: (250 kg) / (1280 kg/m3) = 0,20 m3 
 
 
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Medição 
 Definida em relação a 
grandezas fundamentais 
 Toda grandeza possui uma 
unidade 
Unidades do SI 
 SI é o Sistema Internacional 
de Unidades 
 As grandezas fundamentais 
são acessíveis e invariáveis 
Comprimento 
 O metro é definido a partir da 
distância percorrida pela luz 
no vácuo em um intervalo de 
tempo especificado 
 
Mudanças de Unidade 
 Use conversões em cadeia 
 Use fatores de conversão 
 Manipule as unidades como 
se fossem grandezas 
algébricas 
1 Resumo 
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Tempo 
 O segundo é definido em 
termos das oscilações da luz 
emitida por um átomo de 
césio 133 
 Os relógios atômicos são 
usados como padrões de 
tempo 
Massa 
 O quilograma é definido em 
termos da massa de um 
cilindro de platina e irídio 
 As massas de átomos e 
moléculas são medidas em u; 
um átomo de carbono 12 tem 
uma massa de 12 u 
Massa específica 
 Massa/volume 
Eq. (1-8) 
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