Grandezas e Unidades Fisicas

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UNIVERSIDADE POLITÉCNICA – A POLITÉCNICA
Instituto Superior de Humanidades, Ciência e Tecnologias
ISHCT
Engenharia Informática e de Telecomunicações
Grandezas e Unidades Físicas
Emmerson Pereira da Silva
Quelimane
2022
Emmerson Pereira da Silva
Engenharia Informática e de Telecomunicações
Grandezas e Unidades Físicas
Trabalho de pesquisa apresentado ao Instituto Superior de Humanidades, Ciências e Tecnologias, de caracter avaliativo para a disciplina de Física
Docente: Jaime Evaristo 
Quelimane
2022
Índice 
1.	Introdução	4
2.	Objectivos	5
2.1.	Objectivo Geral	5
2.2.	Objectivos Específicos	5
3.	Grandezas e Unidades Físicas	6
3.1.	Comprimento	6
3.2.	Massa	8
3.3.	Tempo	9
3.4.	Intensidade de Corrente Elétrica	11
3.5.	Temperatura termodinâmica	13
3.6.	Quantidade de matéria	14
4.	Conclusão	16
5.	Bibliografia	17
	
1. Introdução
A ciência e a engenharia se baseiam em medições e comparações. Assim, precisamos de regras para estabelecer de que forma as grandezas devem ser medidas e comparadas e de experimentos para estabelecer as unidades para essas medições e comparações. Um dos propósitos da física (e também da engenharia) é projetar e executar esses experimentos.
Quando se fala de grandeza física deve ser percebida como tudo aquilo que envolve medidas, ou seja, que pode ser medida. Medir significa comparar quantitativamente uma grandeza física com uma unidade através de uma escala pré-definida. Em outras palavras, medir uma grandeza física é compará-la com outra grandeza de mesma espécie, que é a unidade de medida. Verifica-se, então, quantas vezes a unidade está contida na grandeza que está sendo medida. Nas medições, as grandezas sempre devem vir acompanhadas de unidades. 
2. Objectivos 
2.1. Objectivo Geral
· Compreender a utilidade das grandes e unidades físicas
2.2. Objectivos Específicos
· Verificar a usabilidade das grandes no cotidiano
· Perceber os tipos de grandes existentes
3. Grandezas e Unidades Físicas
Para Halliday, Resnick, & Walker (2012, p. 1) descobrimos a física aprendendo a medir e comparar grandezas como comprimento, tempo, massa, temperatura, pressão e corrente elétrica
Ainda na expliacação de Halliday, Resnick, & Walker (2012, p. 1) “Medimos cada grandeza física em unidades apropriadas, por comparação com um padrão”.
	Grandeza
	Unidade
	
	Nome
	Símbolo
	Comprimento
	Metro
	m
	Massa
	Quilograma
	kg
	Tempo
	Segundo
	s
	Intensidade de corrente eletrica 
	Ampère
	A
	Temperatura termodinâmica
	Kelvin
	K
	Quantidade de matéria 
	Mol
	Mol
3.1. Comprimento
Comprimento é um termo que deriva da junção de comprir (do português antigo) e mento. Trata-se da grandeza física que expressa a distância percorrida entre dois pontos. O Sistema Internacional de Unidades estabelece que a sua unidade é o metro. Da mesma forma, é a extensão longitudinal entre duas extremidades.
O metro é o comprimento da trajetória percorrida pela luz, no vácuo, durante um intervalo de tempo de de segundos.
3.1.1. Múltiplos e submúltiplos do metro
· Quilômetro (km)  → Um quilômetro equivale a 1000 metros, ou seja, 1 metro x 1000 = 1 quilômetro
	1 km = 1000 m
· Hectômetro (hm)  → Um hectômetro equivale a 100 metros, isto é, 1 metro x 100 = 1 hectômetro
	1 hm = 100 m
· Decâmetro (dam)  → Um decâmetro equivale a 10 metros, ou seja, 1 metro x 10 = 1 decâmetro.
	1 dam = 10 m
· Decímetro (dm)  → O decímetro equivale a dividir o metro em 10 partes iguais, ou seja, 1 metro: 10 = 1 decímetro.
	1 dm = 0,1m
· Centímetro (cm)  → O centímetro equivale a dividir o metro em 100 partes iguais, ou seja, 1 metro: 100 = 1 centímetro.
	1 cm = 0,01 m
· Milímetro (mm)  → O milímetro equivale a dividir o metro em 1000 partes iguais, ou seja, 1 metro: 1000 = 1 mm.
	1 mm = 0,001 m
Figura 1 Multiplos e submúltiplos de metro
Exemplo
Dois primos vão à escola todos os dias utilizando um transporte público (chapa). A parada do chapa fica a 100 metros da escola dos primos. Sabendo que a distância percorrida por eles dentro do ônibus é de 5 quilômetros, determine quantos metros eles andam por dia.
Solução
O total percorrido por eles é de 5 km + 100 m. Para melhor expressar essa distância, devemos seguir o que o enunciado sugeriu, isto é, fornecer a distância percorrida em metros.
Para transformar quilômetros em metros, podemos utilizar a tabela. Veja que, para isso, basta multiplicar o 5 por 10 três vezes ou multiplicar o 5 por 1.000, uma vez que:
Assim, 5 km → 5 x 1000 = 5.000m. Os primos andam diariamente 5100 metros.
3.2. Massa
Diz Calçada & Sampaio (2012, p. 28) que o “conceito de massa é mais complexo do que parece à primeira vista.”
Desde a antiguidade que a palavra massa representa vulgarmente um pedaço de um material, preferencialmente na forma de pasta. Isaac Newton atribuiu à palavra massa o significado de quantidade de matéria definindo a massa de um corpo pelo produto do seu volume pela densidade da substância que o constitui.
Esta definição de massa constitui um ciclo vicioso já que a densidade é ela própria definida a partir da massa.
Inicialmente a massa aparece como uma grandeza que mede a quantidade de matéria que há num corpo. Desse modo, se a massa de uma moeda é de 1 unidade, duas moedas idênticas a ela terão massa de 2 unidades, três moedas idênticas à primeira terão massa de 3 unidades, e assim por diante.
A unidade de massa no Si é o quilograma (kg). O quilograma é a única unidade de base do SI que contém um prefixo. Por esse motivo, os múltiplos e submúltiplos decimais da unidade de massa são formados acrescentando-se os prefixos à palavra grama, e não à palavra quilograma. Há duas unidades de massa que não pertencem ao SI, mas que são usadas com frequência: a tonelada (t) e a unidade de massa atômica (u).
Os múltiplos e submúltiplos do grama são:
· Múltiplos: quilograma (kg), hectograma (hg) e decagrama (dag);
· Submúltiplos: decigrama (dg), centigrama (cg) e miligrama (mg).
O grama se relaciona com essas unidades, da seguinte forma:
· 1 Quilograma = 1000 gramas
· 1 Hectograma = 100 gramas
· 1 Decagrama = 10 gramas
· 1 Decigrama = 0,1 grama
· 1 Centigrama = 0,01 grama
· 1 Miligrama = 0,001 grama
3.3. Tempo
Afirma Nussenzveig (2013, p. 22) que o método mais simples de medir uma grandeza física é por meio da comparação direta com um padrão de medida adotado como unidade. Entretanto, isso geralmente só é possível em casos muito especiais e dentro de um domínio de valores bastante limitado. Fora deste domínio, é preciso recorrer a métodos indiretos de medição.
Dizem Doca, Biscuola, & Bôas (2012, p. 21) que aceitamos o tempo como um conceito primitivo, isto é, entendemos ou concebemos seu significado sem que necessite ser definido, sem que alguém precise dizer o que ele é. Associamos o tempo à sucessão de acontecimentos. 
Nós o sentimos, por exemplo, no envelhecimento dos seres vivos à nossa volta, nas mudanças de regimes políticos, no surgimento de novos estilos musicais, no avanço tecnológico etc. 
No SI a unidade de tempo é o segundo, cujo símbolo é s. No entanto, frequentemente, usamos outras unidades não pertencentes ao SI, como, por exemplo, o minuto, a hora, o dia, a semana, o ano, o século, etc. 
	Nome 
	Simbolo
	Valor em unidade no SI
	minuto
	
	
	hora
	h
	
	dia
	d
	
	ano
	a
	
 
3.3.1. Intervalos de tempo 
Usando palavras de Calçada & Sampaio (2012, p. 23) afirma que para representar instantes de tempo é costume usar a letra t, às vezes com índices; por exemplo: , , , . Para representar intervalos de tempo, usamos o símbolo . Assim, dados dois instantes de tempo e , com posterior a , temos: 
Exemplo 1
Um espetáculo musical tem início exatamente às 21 h 15 min 25 s e termina às 23 h 38 min 15 s. Determine a duração desse espetáculo.
Solução 
A duração do espetáculo corresponde ao intervalo de tempo , em que é o instante de inicio e é o instante de término.
Para calcular essa diferença, devemos iniciar a subtração pela coluna dos segundos, de modo que o valor do instante final () em cada coluna seja sempre maior que o do instante inicial (). No caso, nacoluna dos segundos, temos 15 s para e 25 s para . Como 15 s é menor do que 25 s, passamos 1 min (60 s) da coluna dos minutos para a coluna dos segundos.
Assim, teremos:
Portanto, o intervalo de tempo () correspondente à duração do espetáculo vale: 
Se quisermos dar a resposta em segundos, devemos lembrar que 1 h = 3.600 s e 1 min = 60 s. Portanto: 
 
 
Exemplo 2 
Suponhamos que num determinado dia um filme exibido na televisão inicie no instante min e termine no instante . A duração do filme foi o intervalo de tempo dado por:
3.4. Intensidade de Corrente Elétrica
De acordo com Planas (2020) uma corrente elétrica em um fio, onde os portadores de carga são eletrões carregados negativamente, é uma medida da quantidade de carga que passa por qualquer ponto do fio por unidade de tempo.
Ainda Planas (2020) um fluxo de cargas positivas tem o mesmo efeito em um circuito, como um fluxo igual de eletrões na direção oposta. A fórmula a seguir fornece a amperagem:
Onde:
· “I” representa a intensidade da corrente elétrica expressa em Amps (A).
· “Q” representa a carga elétrica expressa em coulombs (C).
· “t” representa o tempo que é expresso em segunda (s) unidade (s)
Com essa definição, se pode dizer que uma corrente elétrica tem intensidade de 1 ampere quando uma carga de 1 colombo passa por uma seção do condutor em 1 segundo.
A unidade de medida de intensidade é Ampère (A) no Sistema Internacional de Unidades. A unidade ampere tem o nome de André-Marie Ampère.
Planas (2020) a intensidade de uma corrente elétrica é medida com o galvanômetro. Para uma medição correta, o galvanômetro deve ser colocado em série com o condutor elétrico cuja amperagem será medida. Um amperímetro é um galvanômetro calibrado em amperes.
Um ampere-hora é uma unidade que mede a quantidade de carga elétrica que flui através de um dispositivo de armazenamento se ele fornecer uma corrente de 1 ampere por 1 hora. Um ampere-hora equivale a 3.600 coulombs.
Exemplo 1
Pela secção de um condutor de eletricidade passam 15 Coulomb (C) a cada minuto. Qual a intensidade da corrente elétrica, em ampères (A), desse condutor?
Dados
Fórmula e Resolução 
Exemplo 2
Uma bateria de carro foi feita para suportar uma carga elétrica de 30 A.h. Sabendo-se que a bateria é usada para alimentar um circuito elétrico que utiliza uma corrente elétrica de 25 A. Calcule o máximo tempo de duração dessa bateria, em minutos.
3.5. Temperatura termodinâmica
A Temperatura é uma grandeza física escalar que pode ser definida como a medida do grau de agitação das moléculas que compõem um corpo. Quanto maior a agitação molecular, maior será a temperatura do corpo e mais quente ele estará e vice-versa. 
As três escalas mais comuns para medir a temperatura são:
· A escala Celsius em que sua unidade é o grau Celsius.
· A escala kelvin em que sua unidade é o kelvin.
· A escala Fahrenheit que usa graus Fahrenheit.
A escala Celsius é a escala mais usada para expressar temperatura. Quase todo mundo usa a escala Celsius (grau Celsius) para a medição da maioria das medições. A variação entre um grau e o outro em uma escala Celsius é a mesma de uma escala kelvin.
A unidade em que se exprime a temperatura termodinâmica é o Kelvin (K). Kelvin é, portanto, a unidade usada pelos cientistas. É frequente vê-lo referenciado como um diploma kelvin.
Celsius para Fahrenheit
A equação é: °F.
Exemplo 
Converter 20º C para ºF
Solução 
°F
Fahrenheit para Celsius
A equação é 
Exemplo
Converte 70º F para °C
3.6. Quantidade de matéria
A definição atual de Mol foi proposta pela IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada), IUPAP (União Internacional de Física Pura e Aplicada) e pela ISO (Organização Internacional para Padronização), e ratificada pela 14º Conferência Geral de Pesos e Medidas (1971), como unidade de base no SI (Sistema Internacional) para a grandeza Quantidade de Matéria (substância, em Portugal; ou entidades elementares também significando “partículas”).
“O mol é a quantidade de matéria de um sistema que contém tantas entidades elementares quanto são os átomos contidos em 0,012 Kg de carbono 12.”
A quantidade de matéria está relacionada ao número de partículas que compõe um sistema, ou seja, se o número de partículas é alto, a quantidade de matéria também será. O mol é considerado a quantidade de matéria que um sistema com entidades elementares pode ter.
Cálculo da Quantidade de Matéria
A quantidade de matéria (n), contida numa determinada massa (m) de uma certa substância cuja massa molar é M, é dada pela relação:
4. Conclusão 
É da responsabilidade das grandezas físicas a descrição quantitativa dos fenômenos, pois quando alguém pergunta: qual a distância de Quelimane a Gilé? Não basta dizer se é longe, perto, ou logo ali, é necessário um número que represente esta distância (quantidade), em uma unidade de medida que seja mais próxima da realidade do fenômeno (quilômetros, por exemplo). 
Imagina medir a distância de Quelimane ao Gilé em milímetros? Além de estar fora de um contexto mais intuitivo, ficaria muito difícil de medir. 
Grandeza física também é definida como tudo que pode ser medido. O amor de um estudante pela disciplina de Física pode ser medido? Não! Logo não é uma grandeza física. A quantidade de refresco (Fanta) que será necessária para uma festa pode ser medida? Sim, em litros! Logo é uma grandeza física! 
Bibliografia
Calçada, C., & Sampaio, J. (2012). Física Clássica. São Paulo: Atual Editora.
Doca, R. H., Biscuola, G. J., & Bôas, N. V. (2012). Tópicos de física. São Paulo: Editora Sairaiva.
Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2012). Fundamentos da Física (9ª ed., Vol. I). (R. S. Biasi, Trad.) Rio de Janeiro: Gen LTC.
Nussenzveig, H. M. (2013). Curso de Física Básica 1. São Paulo: Editora Edgard Blücher Ltda.
Planas, O. (25 de Outubro de 2020). Qual é a intensidade da corrente elétrica? Definição de amperagem e fórmula. Obtido em 10 de Maio de 2022, de Energia Solar: https://pt.solar-energia.net/eletricidade/corrente-eletrica/intensidade-de-corrente?msclkid=e2ce449dd04011eca425f0f76a22a98c
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