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Sistemas de unidades 1 Sistemas de unidades 1 Unidades Padrão de medida que serve para comparação entre grandezas. São classificadas em: - fundamentais ou de base; - derivadas. No Brasil, até 1962, usava-se o Sistema Métrico Decimal (unidades fundamentais: metro – m, litro – l e quilograma – kg), criado na França, em 1789. Após 1962 passou-se a utilizar o Sistema Internacional – SI. 2 Sistema Internacional ou MLtT - SI Composto de 7 unidades fundamentais: unidade símbolo dimensão 1 Comprimento metro m L 2 Massa quilograma kg M 3 Tempo segundo s t 4 Corrente elétrica Ampère A I 5 Temperatura termodinâmica Kelvin K T 6 Quantidade de substância mol mol n 7 Intensidade luminosa candela cd Iv Estas unidades fundamentais são todas fisicamente definidas, consolidadas ao longo dos anos, conforme a seguir: a. metro – comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299.792.458 do segundo. Portanto, a velocidade da luz no vácuo (Co) é exatamente igual a 299.792.458 m/s. b. segundo – é a duração de 9.192.631.770 períodos da radiação correspondente à transição entre os dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo do Césio 133. c. Ampére – é a intensidade de uma corrente elétrica constante que, mantida em dois condutores paralelos, retilíneos, de comprimento infinito, de seção circular desprezível e situados à distância de 1 m entre si, no vácuo, produziria entre esses dois condutores uma força igual a 2x10-7 N por metro de comprimento. Sistemas de unidades 2 d. Kelvin – é a fração 1/273,16 da temperatura termodinâmica do ponto tríplice da água. e. mol – é a quantidade de substância de um sistema contendo tantas entidades elementares quantos átomos existem em 0,012 kg de Carbono 12. f. candela – intensidade luminosa, numa dada direção, de uma fonte que emite uma radiação monocromática de frequência 540x1012 Hz e cuja intensidade energética nessa direção é 1/683 Watt por esterradiano. A exceção é apenas o quilograma, que é a unidade de massa correspondente à massa do “protótipo internacional do quilograma”, guardado em Sèvres, na França, no BIPM (Bureau Internacional de Pesos e Medidas). Este protótipo é um cilindro de platina e irídio com 39mm de altura e de diâmetro, guardado em condições rigorosamente controladas, sem contato com o ar e dentro de um cofre, visando manter sua massa inalterada, já que ele é a única referência do quilograma no planeta. Figura 1 – Protótipo internacional do quilograma (ipemsp.wordpress.com) (Veja arquivo: SistemasUnidadesCuriosidade1) As unidades derivadas são composições das unidades fundamentais: Força [N]=kg.m/s² Newton Volume m³ Aceleração m/s² Energia J=N.m Joule Potência W=J/s=N.m/s Watt (Veja arquivo: GrandezasUsuaisUnidades e SistemasUnidadesCuriosidade3) Sistemas de unidades 3 3 Outros sistemas 3.1 CGS – submúltiplos do MLtT ou SI Base: massa(g), comprimento (cm), tempo (s) e temperatura (K) Força: lei de Newton (F=ma) �� ���� = � �� Conversões: 1g ⇒ 10-3kg 1 cm ⇒ 10-2 m 1 dina ⇒ 10-5 N 3.2 Gravitacional britânico Base: Força (lbf), comprimento (ft), tempo (s) e temperatura (°R) Massa: obtida a partir da lei de Newton � = � = �� �� � ��� �� �²� = ��� ∙ �²�� = ���� �� �� � Conversões: 1 lbf ⇒ 4,448222 N 1 ft ⇒ 0,3048 m 1 slug ⇒ 14,593903 kg 3.3 Sistema técnico (FLtT) Base: Força (kgf), comprimento (m), tempo (s) e temperatura (°C) Massa: obtida a partir da lei de Newton � = � = � ���� �²� = ��� ∙ �² � = �. �.�� u.t.m. – Unidade técnica de massa Conversões: 1 kgf ⇒ 9,80665 N 1 utm ⇒ 9,80665 kg 3.4 Sistema inglês técnico (FMLtT) Base: Força (lbf), massa (lbm), comprimento (ft), tempo (s) e temperatura (°R) Sistemas de unidades 4 Conversões: 1 lbm ⇒ 0,453592 kg 3.5 Outras unidades em uso Conversões: 1 in ⇒ 0,0254 m – polegada 1 l ⇒ 1 dm³ ⇒ 10-3 m³ – litro (Veja arquivo: SistemasUnidadesCuriosidade2) 4 Unidades de temperatura Unidades de temperatura podem ser transformadas, quando transformamos de uma unidade de temperatura para outra (Célsius para Kelvin, por exemplo) ou convertidas, quando fazem parte de uma unidade derivada, onde se deve observar a variação de um grau de uma unidade de temperatura em relação à outra. 4.1 Transformações graus Celsius ou Centígrados °C Transformações graus Fahrenheit °F 1,8°C+32 Kelvin K °C + 273,15 graus Rankine °R 1,8°C+491,67=°F+459,67 graus Réaumur °Ré 0,8°C 4.2 Conversões 1 °C ≡ 1 K ≡ 1,8 °F ≡ 1,8 °R ≡ 0,8 °Ré 5 Múltiplos e submúltiplos 101 deca da 10-1 deci d 102 hecto h 10-2 centi c 103 quilo k 10-3 mili m 106 mega M 10-6 micro µ 109 giga G 10-9 nano n 1012 tera T 10-12 pico p 1015 peta P 10-15 femto f 1018 exa E 10-18 atto a 1021 zetta Z 10-21 zepto z 1024 yotta Y 10-24 yocto y Sistemas de unidades 5 6 Princípio da homogeneidade dimensional Equação homogênea → os diferentes termos apresentam o mesmo grau com relação às grandezas fundamentais. = � ∙ � !" = �� ∙ ���" Obs.: Equações obtidas empiricamente podem não apresentar homogeneidade dimensional. EXERCÍCIOS
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