TRABALHO - SISTEMAS DE UNIDADES

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
SISTEMAS DE UNIDADES
MARÇO / 2015
SUMÁRIO
HISTÓRICO DOS SISTEMAS DE UNIDADES...................................................3
	PROPÓSITO E OBETIVO DA CRIAÇÃO............................................................3
CONCEITOS DE GRANDEZAS FÍSICAS E UNIDADES DE MEDIDA...............4
PRINCIPAIS UNIDADES E CONVERSÃO ENTRE ELAS..................................5
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................14
HISTÓRICO DOS SISTEMAS DE UNIDADES
A primeira ideia do estabelecimento de um sistema internacional de unidade surgiu em meados do séculos XVI, época em que já existia uma acentuada dificuldade para um bom funcionamento da indústrias, comércios e das ciências, devido a grande variedade de unidades diferentes para diversas grandezas. O sistema internacional de unidades de medidas físicas atual deriva do sistema métrico concebido na época da revolução de 1789. O grupo de cientistas que propôs o sistema métrico como sistema universal incluía Lavoiser. O primeiro passo para o desenvolvimento do atual sistema internacional de unidade ocorreu com o sistema métrico decimal que começou a ser usado como sistema coerente de unidades por Gauss em 1832, quando fez medidas absolutas do campo magnético da Terra por meio de um sistema decimal baseado no segundo, como unidade de tempo definido na astronomia, além de duas unidades mecânicas: o milímetro como unidade de comprimento, e o grama como unidade de massa. A partir de 1860 a Britsh Association for the Advancement os Science (BAAS) introduziu um sistema coerente de unidade conhecido como sistema CGS, baseado nas três unidades mecânicas: centímetro, grama e segundo, utilizando o prefixo desde micro até o mega para expressar os submúltiplos decimais. No inicio do século XX começou a ser usado o sistema MKS, que era um sistema formado pelas duas unidades: o metro e o quilograma, associado com unidades astronômicas de tempo, o segundo. Esse sistema foi adotado oficialmente no Brasil pela portaria nº 2619/08/1962, do Instituo Nacional de Pesos e Medidas (INPN), atual Instituto Nacional de Metrologia e Normalização e Qualidade Industrial. (INMETRO).
2. 	PROPÓSITO E OBETIVO DA CRIAÇÃO
O sistema internacional, que recebeu este nome em 1960, teve como propósito de sua criação a necessidade de um sistema prático mundialmente aceito nas relações internacionais, no ensino e no trabalho cientifico, sendo, naturalmente, um sistema que evolui de forma contínua para refletir as melhores práticas de medição que são aperfeiçoadas ao decorrer do tempo. A consolidação da cultura metrológica é estratégica para o desenvolvimento das organizações, contribuindo para ganhos de produtividade, qualidade de produtos e serviços, redução dos custos, eliminação dos desperdícios e relações comercias mais justa.
A grande diversidade de fenômenos existentes em todos os ramos de atividades gera um vasto número de grandezas a serem medidas. A medição dessas grandezas consiste na determinação direta ou indireta da razão entre a grandeza considerada e outra da mesma categoria que, convencionalmente, é tomada como padrão um nome de unidades de grandezas em causa. As grandezas são consideradas de mesma categoria quando elas podem ser comparadas mutualmente, como por exemplo: o comprimento, a altura, o diâmetro, distancia, o comprimento de onda, etc. Qualquer grandeza de uma mesma categoria pode ser expressa como produto de um número e a grandeza de referências, chamado de unidade. O sistema de unidade internacional serve para representação de grandezas físicas. O valor de uma grandeza é geralmente expresso sob a forma do exemplo específico da grandeza em questão usado como referencias. As grandezas correspondentes são descritas como grandezas de base e derivadas, existem equações usadas para exprimir as unidades derivadas em função das unidades de base, portanto, o estabelecimento de um sistema de unidade está intimamente ligado às equações algébricas que relacionam as grandezas correspondentes. 
CONCEITOS DE GRANDEZAS FÍSICAS E UNIDADES DE MEDIDA
Grandeza é a denominação que se dá a uma quantidade física. Exemplos: comprimento, massa, temperatura, tempo.
Unidades são nomes arbitrários relacionados às grandezas físicas adotadas como padrões. Exemplos: metro, tonelada, galão, polegada, segundo. Num sistema de unidades, as grandezas podem ser divididas com grandezas básicas (adotadas) e grandezas derivadas.
Na Engenharia, tradicionalmente usa-se o Sistema MKS técnico (MKS*) ou Sistema Gravitacional que adota, como grandezas básicas, força, comprimento e tempo (em quilograma-força (kgf), metro (m) e segundo (s), respectivamente). Dimensionalmente, FLT. 
Em 1960, uma convenção internacional criou o Sistema Internacional de Unidades (SI) que foi adotado na maioria dos países. É um sistema do tipo MLT, ou seja, massa, comprimento e tempo são as grandezas básicas. As unidades são dadas por quilograma (kg), metro (m) e segundo (s).
No sistema MKS técnico a massa é dada em u.t.m. ou unidade técnica de massa. A relação entre kg e utm é de 1:9,8, ou seja, 1 utm vale 9,8 kg. O sistema MKS* vem sendo abandonado gradativamente, mesmo na Engenharia.
	
PRINCIPAIS UNIDADES E CONVERSÃO ENTRE ELAS
4.1. Unidades de Base
	Unidade
	Símbolo
	Grandeza
	Metro
	M
	comprimento
	Quilograma
	Kg
	massa
	Segundo
	S
	tempo
	Ampere
	A
	Corrente elétrica
	Kelvin
	K
	temperatura termodinâmica
	Mol
	Mol
	quantidade de matéria
	Candela
	Cd
	intensidade luminosa
4.2. Unidades Suplementares
	Unidade
	Símbolo
	Grandeza
	Radiano
	Rad
	ângulo plano
	Esterradiano
	Sr
	ângulo sólido
4.3. Unidades derivadas, deduzidas direta ou indiretamente das unidades de base e suplementares
	As unidades derivadas são definidas por equações simples, utilizando as unidades básicas. Por exemplo, as unidades básicas de comprimento (metro), massa (quilograma) e tempo (segundo) 
podem ser combinadas, para produzir a expressão de força, kg.m/s2 , que recebe o nome de Newton (N).
	A unidade de força (N) combinada com a unidade de comprimento (m) produz a expressão N.m, que é - no SI - a unidade para trabalho, energia e quantidade de calor. Assim, N.m recebe o nome de joule (J). Trabalho mecânico, energia elétrica ou calor de combustão são expressos em joules.
	O quociente entre a unidade de energia (J) e a unidade de tempo (s) oferece a expressão de potência, joules por segundo (J/s), que tem o nome de watt (W).
	Pressão, que é força por unidade de área é expressa em Newtons por metro quadrado (N/m2). Esta unidade de pressão chama-se pascal (Pa).
	
4.4. Prefixos
	Múltiplo
	Prefixo
	Símbolo
	1012
	Tera
	T
	109
	Giga
	G
	106
	Mega
	M
	103
	Quilo
	K
	102
	Hecto
	h
	10
	Deca
	da
	10-1
	Deci
	d
	10-2
	Centi
	c
	10-3
	Mili
	m
	10-6
	Micro
	μ
	10-9
	Nano
	n
	10-12
	Pico
	p
	10-15
	Femo
	f
	10-18
	Atto
	a
Exemplos:
	12000 N = 12 KN
	0,00280 m = 2,8 mm
	14010 N/m2 = 14,1 K N/m2
4.5 Outras Unidades fora do SI admitidas temporariamente
	Nome da Unidade
	Símbolo
	Valor do SI
	Angstrom
	Ă
	10 -10 m
	Atmosfera
	Atm
	101325 Pa
	Bar
	Bar
	105 Pa
	Barn
	B
	10 -28 m2
	caloria *
	Cal
	4,1868 J
	cavalo-vapor *
	Cv
	735,5 W
	Gal
	Gal
	0,01 m/s2
	hectare
	Há
	104 m2
	quilograma-força *
	Kgf
	9,80665 N
	milímetro de Hg *
	mmHg
	133,322 Pa (aproximado)
	milha marítima
	
	1852 m
	Nó
	
	1852/3600 m/s (milha marítima por hora)
	quilate *
	
	2 x 10-4 kg
Nota: As unidades com asterisco deverão ser gradativamente substituídas pelas unidades do SI.
4.6. Conversão de Unidades
4.6.1 Área
	Para converterde
	Para
	multiplique por
	polegada quadrada
	centímetro quadrado
	6,452
	polegada quadrada
	metro quadrado
	0,6452 x 10-3
	pé quadrado
	metro quadrado
	0,093
	Acre
	Hectare
	0,405
	centímetro quadrado
	metro quadrado
	10-4
	centímetro quadrado
	polegada quadrada
	0,155
	metro quadrado
	pé quadrado
	10,764
	hectare
	quilômetro quadrado
	10-2
	hectare
	metro quadrado
	104
4.6.2 Calor Específico
	para converter de
	Para
	multiplique por
	BTU/libra
	kcal/kg
	0,556
	BTU/libra
	kJ/kg
	2,326
	kJ/kg
	BTU/libra
	0,4302
	BTU/ft3
	kcal/m3
	8,898
	BTU/ft3
	kJ/m³
	37,252
	kJ/m³
	BTU/ft3
	26,83 x 10-3
	BTU/libra ºF
	kcal/kg ºC
	1
	BTU/libra ºF
	kcal/kg K
	4,187
	kJ/kg K
	BTU/libra ºF
	0,2388
	kcal/kg
	BTU/libra
	1,80
	kcal/kg
	kJ/kg
	4,187
	kJ/kg
	kcal/kg
	0,2388
	kcal/m3
	BTU/ft3
	0,1121
	kcal/m3
	kJ/m³
	4,187
	kJ/m³
	kcal/m3
	0,2388
	kcal/kg ºC
	kJ/kg K
	4,187
	kJ/kg K
	kcal/kg ºC
	0,2388
4.6.3 Conversão de Temperaturas
°C = (°F-32)/1,8
°F = 1,8.°C+32
 K = °C+273,15
°R = °F+459,67
°R = 1,8.K
Variação de Temperaturas (∆T): 1 °C = 1 K = 1,8 °F = 1,8 °R
4.6.4 Coeficientes de Transferência de Calor
	para converter de
	Para
	multiplique por
	BTU/h.ft².°F
	cal/s.cm².°C
	1,355 x 10-4
	BTU/h.ft².°F
	HP/ft².°F
	3,92 x 10-4
	BTU/h.ft².°F
	Kcal/h.m².°C
	4,86
	BTU/h.ft².°F
	Watt/cm².°C
	5,68 x 10-4
	cal/s.cm².°C
	BTU/h.ft².°F
	7,380 x 10³
	cal/s.cm².°C
	HP/ft².°F
	2,91
	cal/s.cm².°C
	Kcal/h.m².°C
	3,6 x 104
	cal/s.cm².°C
	Watt/cm².°C
	4,19
	HP/ft².°F
	BTU/h.ft².°F
	2,538 x 10³
	HP/ft².°F
	cal/s.cm².°C
	0,344
	HP/ft².°F
	Kcal/h.m².°C
	1,2390 x 104
	HP/ft².°F
	Watt/cm².°C
	1,44
	Kcal/h.m².°C
	BTU/h.ft².°F
	0,205
	Kcal/h.m².°C
	cal/s.cm².°C
	2,78 x 10-5
	Kcal/h.m².°C
	HP/ft².°F
	8,07 x 10-5
	Kcal/h.m².°C
	Watt/cm².°C
	1,16 x 10-4
4.6.5 Comprimento
	para converter de
	Para
	multiplique por
	Jarda
	Metro
	0,9144
	metro 
	centímetro 
	100
	metro 
	Pé
	3,281
	metro 
	polegada 
	39,37
	Milha
	Metro
	1,609 x 10³
	Pé
	centímetro 
	30,48
	Pé
	Metro
	0,3048
	Pé
	Polegada
	12
	polegada
	Centímetro
	2,54
	polegada
	Pé
	0,0833
4.6.6 Condutividade Térmica
	para converter de
	Para
	multiplique por
	BTU/h.ft².(°F/in)
	BTU/h.ft².(°F/ft)
	0,0833
	BTU/h.ft².(°F/in)
	cal/s.cm².(°C/cm)
	3,44 x 10-4
	BTU/h.ft².(°F/in)
	kcal/h.m².(°C/m)
	0,124
	BTU/h.ft².(°F/in)
	Watt/cm².(°C/cm)
	1,44 x 10-3
	kcal/h.m².(°C/m)
	BTU/h.ft².(°F/ft)
	0,671
	kcal/h.m².(°C/m)
	BTU/h.ft².(°F/in)
	8,05
	kcal/h.m².(°C/m)
	cal/s.cm².(°C/cm)
	2,77 x 10-3
	kcal/h.m².(°C/m)
	Watt/cm².(°C/cm)
	0,0116
	Watt/cm².(°C/cm)
	BTU/h.ft².(°F/ft)
	57,8
	Watt/cm².(°C/cm)
	BTU/h.ft².(°F/in)
	693,97
	Watt/cm².(°C/cm)
	cal/s.cm².(°C/cm)
	0,239
	Watt/cm².(°C/cm)
	kcal/h.m².(°C/m)
	86,1
4.6.7 Densidade
	para converter de
	Para
	multiplique por
	lb/ft³
	kg/m³
	16,018
	kg/m³
	lb/ft³
	0,0624
4.6.8 Energia
	para converter de
	Para
	multiplique por
	BTU
	caloria (grama)
	251,996
	BTU
	Erg
	1,0543 x 1010
	BTU
	HP
	3,927 x 10-4
	BTU
	Joule
	1054,35
	BTU
	libra-força x ft
	777,65
	BTU
	quilogrâmetro (kgf x m)
	107,51
	BTU
	quilowatt x hora
	2,929 x 10-4
	caloria (grama)
	BTU
	3,968 x 10-3
	caloria (grama)
	Erg
	4,184 x 107
	caloria (grama)
	grama-força x centímetro
	4,2665 x 104
	caloria (grama)
	HP x hora
	1,559 x 10-6
	caloria (grama)
	Joule
	4,184
	caloria (grama)
	libra-força x ft
	3,0860
	caloria (grama)
	quilogrâmetro (kgf x m)
	0,42665
	caloria (grama)
	quilowatt x hora
	1,162 x 10-6
	cavalo-vapor x hora
	Quilocaloria
	632
	HP x hora
	BTU
	2546,61
	HP x hora
	caloria (cal)
	641616
	HP x hora
	Joule
	2,6845 x 106
	HP x hora
	libra-força x ft
	1,98 x 106
	HP x hora
	quilograma-força x metro
	273745
	HP x hora
	quilowatt x hora
	0,74570
	Joule
	BTU
	9,480 x 10-4
	Joule
	Erg
	107
	Joule
	HP x hora
	3,725 x 10-7
	Joule
	libra-força x ft
	0,7376
	Joule
	Quilocaloria
	2,389 x 10-4
	Joule
	quilogrâmetro (kgf x m)
	0,1020
	Joule
	Watt x hora
	2,7778 x 10-4
	quilowatt x hora
	libra-força x ft
	2,655 x 106
	quilowatt x hora
	quilogrâmetro (kgf x m)
	367098
4.6.9 Frequência
	
para converter de
	Para
	multiplique por
	revolução/minuto
	radianos/segundo
	∏/30
	radianos/segundo
	revolução/minuto
	30/∏
4.6.10 Força
	para converter de
	Para
	multiplique por
	libra-força
	Dina
	4,448 x 105
	libra-força
	Newton
	4,448
	libra-força
	Poundal
	32,17
	libra-força
	quilograma-força
	0,454
	Newton
	Dina
	105
	Newton
	libra-força
	0,2248
	poundal
	Dina
	13,826 x 103
	poundal
	grama-força
	14,10
	poundal
	libra-força
	0,03108
	poundal
	Newton
	0,1383
	poundal
	quilograma-força
	0,01410
4.6.11 Potência
	para converter de
	Para
	multiplique por
	BTU/hora
	ergs/segundos
	2,929 x 106
	BTU/hora
	libra-força x ft / hora
	777,65
	BTU/hora
	quilocaloria/hora
	0,252
	BTU/hora
	quilograma-força x m/segundo
	2,9865 x 10-2
	BTU/hora
	Quilowatt
	2,929 x 10-4
	Cavalo-vapor
	BTU/hora
	2,512 x 103
	Cavalo-vapor
	HP
	0,9863
	Cavalo-vapor
	libra-força x ft / segundo
	542,5
	Cavalo-vapor
	quilocaloria/hora
	632,8
	Cavalo-vapor
	quilograma-força x m/segundo
	75
	Cavalo-vapor
	Quilowatt
	0,7355
	HP
	BTU/hora
	2,546 x 103
	HP
	cavalo-vapor
	1,014
	HP
	ergs/segundos
	7,457 x 109
	HP
	HP (caldeira)
	0,0760
	HP
	libra-força x ft / hora
	550
	HP
	quilocaloria/hora
	641,6
	HP
	quilograma-força x m/segundo
	76,04
	HP
	Quilowatt
	0,7457
	libra-força x ft / hora
	BTU/minuto
	2,1432 x 10-5
	libra-força x ft / hora
	caloria/minuto
	0,00540
	libra-força x ft / hora
	cavalo-vapor
	5,119 x 10-7
	libra-força x ft / hora
	ergs/minuto
	2,2597 x 105
	libra-força x ft / hora
	HP
	5,050 x 10-7
	libra-força x ft / hora
	quilograma-força x m/segundo
	3,844 x 10-5
	libra-força x ft / hora
	Quilowatt
	3,766 x 10-7
	Watt
	BTU/hora
	3,4144
	Watt
	calorias/hora
	860,421
	Watt
	libra-força x ft/segundo
	0,7376
4.6.12 Pressão
	para converter de
	Para
	multiplique por
	atmosfera
	Bar
	1,013
	atmosfera
	centímetro de mercúrio (°C)
	76
	atmosfera
	libra-força/polegada quadrada ou psi
	14,7
	atmosfera
	polegada de mercúrio (32°F)
	29,92
	atmosfera
	quilograma-força/cm2
	1,0332
	Bar
	Atmosfera
	0,9869
	Bar
	bária ou dinas/cm2
	106
	Bar
	centímetro de mercúrio (°C)
	75,01
	Bar
	grama-força/cm2
	1019,8
	Bar
	Milibar
	1000
	Bar
	Pascal
	105
	Bar
	polegada de mercúrio (32°F)
	29,53
	Bar
	quilograma-força/cm2
	1,0197
	Pascal
	Atmosfera
	9,87 x 10-6
	Pascal
	bária ou dinas/cm2
	10
	Pascal
	libra-força/polegada quadrada
	1,450 x 10-4
	Pascal
	milímetro de mercúrio (°C)
	7,50 x 10-3
	Pascal
	polegada de mercúrio (32°F)
	2,953 x 10-4
	Pascal
	quilograma-força/cm2
	1.020 x 10-5
	polegada de mercúrio
	Atmosfera
	0,03342
	polegada de mercúrio
	Bar
	0,03386
	polegada de mercúrio
	bária ou dinas/cm2
	3,386 x 104
	polegada de mercúrio
	libra-força/polegada quadrada
	0,4912
	polegada de mercúrio
	quilograma-força/cm2
	0,03453
	Psi
	Atmosfera
	0,06804
	Psi
	Bar
	6,895 x 10-2
	Psi
	centímetro de água (4°C)
	70,31
	Psi
	milímetro de mercúrio (°C)
	51,71
	Psi
	Newton/cm2
	0,6895
	Psi
	Newton/m2 ou Pascal
	6,895 x 103
	Psi
	pé de água (39,2 °F)
	2,307
	Psi
	polegada de água (39,2 °F)
	27,68
	Psi
	polegada de mercúrio (32 °F)
	2,036
	Psi
	quilograma-força/cm20,07031
	quilograma-força/cm2
	Atmosfera
	0,9678
	quilograma-força/cm2
	Bar
	0,980665
	quilograma-força/cm2
	centímetro de mercúrio (0 °C)
	73,56
	quilograma-força/cm2
	bária ou dinas/cm2
	9,80665 x 105
	quilograma-força/cm2
	Psi
	14,22
4.6.13 Massa
	para converter de
	Para
	multiplique por
	Grão
	grama (g)
	0,06480
	libra (lb)
	quilograma (kg)
	0,454
	quilograma (kg)
	grama (g)
	1000
	quilograma (kg)
	libra (lb)
	2,205
	tonelada
	quilograma (kg)
	1000
4.6.14 Velocidade
	para converter de
	Para
	multiplique por
	pé/minuto
	metro/segundo
	5 x 10-3
	milha/hora
	quilômetro/hora
	1,609
	milha/hora
	metro/segundo
	0,45
	knot ou nós
	quilômetro/hora
	1,853
	knot ou nós
	metro/segundo
	0,51
	metro/segundo
	pé/minuto
	200
	quilômetro/hora
	milha/hora
	0,621
	quilômetro/hora
	metro/segundo
	0,28
	quilômetro/hora
	knot ou nós
	0,54
4.6.15 Viscosidade
	para converter de
	Para
	multiplique por
	Centipoises (cP)
	g/s.cm (Poise)
	0,01
	Centipoises (cP)
	kg/h.m
	3,60
	Centipoises (cP)
	kg/s.m
	0,001
	Centipoises (cP)
	lb/h.ft
	2,42
	Centipoises (cP)
	lb/s.ft
	0,000672
	Centipoises (cP)
	N.s/m2
	0,001
	g/s.cm (Poise)
	kg/s.m
	0,1
	lb/s.ft
	N.s/m2
	1,488
4.6.16 Volume
	para converter de
	Para
	multiplique por
	barril (petróleo)
	galão (americano)
	42
	barril (petróleo)
	Litro
	159
	barril (petróleo)
	pé cúbico
	5,615
	centímetro cúbico
	pé cúbico
	3,531 x 10-5
	centímetro cúbico
	polegada cúbica
	0,06102
	galão (americano)
	centímetro cúbico
	3,785 x 103
	galão (americano)
	galão (inglês)
	0,83267
	galão (americano)
	Litro
	3,785
	galão (americano)
	metro cúbico
	3,785 x 10-3
	galão (americano)
	pé cúbico
	0,1337
	galão (americano)
	polegada cúbica
	231
	galão (americano)
	Quart
	4
	galão (inglês)
	galão (americano)
	1,201
	metro cúbico
	Litro
	1000
	metro cúbico
	pé cúbico
	35,31
	metro cúbico
	polegada cúbica
	61023
	pé cúbico
	centímetro cúbico
	2,832 x 104
	pé cúbico
	Litro
	28,32
	pé cúbico
	metro cúbico
	0,02832
	pé cúbico
	polegada cúbica
	1728
	polegada cúbica
	centímetro cúbico
	16,39
	polegada cúbica
	Litro
	0,01639
	polegada cúbica
	metro cúbico
	1,639 x 10-5
	polegada cúbica
	pé cúbico
	5,787 x 10-4
	Quart
	metro cúbico
	9,464 x 10-4
4.6.17 Volume Específico
	para converter de
	Para
	multiplique por
	pé cúbico/libra
	m³/kg
	0,0624
	m³/kg
	pé cúbico/libra
	16,018
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
INMETRO. Sistema Internacional de Unidades - SI.. 8. ed.(rev.) Rio de Janeiro, 2007. 114 p.
Rozenberg, I. M. O Sistema Internacional de Unidades – SI 2ª edição –Instituto Mauá de Tecnologia 
Melconian, Sarkis . Mecânica Técnica e Resistência dos Materiais - 13ª Edição - 2002 ; Cap. 1.