O sistema SI, unidades físicas e quantidades

Na física, os fenômenos que podem ser medidos são chamados de "quantidades". O valor de uma quantidade é expresso em uma unidade. Uma unidade é um tipo de medida acordada. O valor numérico de uma quantidade pode ser determinado com o auxílio de técnicas de medição - medindo. O valor da quantidade é então colocado ao lado da haste de medição da unidade. Com prefixos (fator de multiplicação), podemos aumentar ou diminuir unidades com potências de 10, esse prefixo é colocado antes da unidade.

O sistema SI

As quantidades padrão são registradas em um sistema internacional, o sistema chamado Systeme International (SI). Desde a sua introdução (1960), o sistema SI é gerenciado pelo Escritório Internacional de Poids e Mesures (BIPM) em Sèvres (França).
O objetivo do sistema SI é trabalhar com o mesmo padrão o máximo possível internacionalmente, o que facilita muito a colaboração, o processamento e o intercâmbio de dados. No passado, os países usavam sistemas diferentes (para unidades); algo que ainda ocorre hoje. Nos Estados Unidos, por exemplo, medimos o peso em libras e a distância ou altura em polegadas, jardas e milhas.
Além disso, existem unidades que existem ao lado do sistema SI e que podem ser usadas: um decímetro cúbico (dm³) também é conhecido como litro, o grau Celsius é frequentemente usado em vez do grau Kelvin etc. Unidades derivadas são possíveis, por exemplo, quilo Watt hora e elektronVolt, que é usado como uma medida da quantidade de energia elétrica (enquanto 'Joule' é a unidade oficial de energia).

Quantidades básicas

Existem sete unidades e quantidades básicas de SI:
grandezaunidadesímbolo
comprimentomedidorm
massaquilogramaskg
temposegundos
temperaturaKelvinK.
corrente elétricaAmpereA.
número de partículastoupeiratoupeira
intensidade da luzcandelacd

Quantidades e unidades derivadas

Variáveis ​​derivadas são variáveis ​​para as quais uma unidade separada é usada. Essas unidades têm seu próprio símbolo e podem ser expressas nas unidades SI padrão. Alguns exemplos de tais quantidades são:
GrandezaUnidadesímboloexpresso em SI
Carga elétricaCoulombC.Ash
FrequênciaHertzHz1 / s
RadioatividadeBequerelBq1 / s
Auto-induçãoHenryHVs / A
PoderNewtonNkgm / s2
EnergiaJouleJkgm2/ s2
PoderWattsWkgm2/ s3
PressãoPascalPkg / ms2
Tensão elétricaVoltsVm2kg / As3

Prefixo ou fator de multiplicação

Um valor medido de uma quantidade pode ser muito grande ou muito pequeno. É por isso que é usada uma ortografia que expressa potências de 10. Um prefixo é um fator de multiplicação que deve ser multiplicado pelo valor da quantidade; cada fator tem seu próprio nome. A tabela abaixo mostra quais prefixos são mais utilizados:
ValorPrefixoSímbolo
1012TeraT
109GigaG
106MegaM
103quilosk
102hectoh
10decada
10-1decid
10-2centic
10-3millim
10-6microμ
10-9nanon
10-12picop
10-15femtof

Constantes físicas

  • Na = 6.0221423 toupeira-1, constante de Avagadro
  • h = 6.62607-34 Js, constante de Planck
  • e = 1.6021765-19 C, carga de um elétron (carga elementar)
  • me = 9.11038 10-31 kg, elétron da massa em repouso
  • mp = 1,67262 10-27 kg, próton de massa em repouso
  • c = 2.9979248 m / s, velocidade da luz

Revisão do sistema SI

A definição das unidades básicas mudou constantemente ao longo dos anos. Queremos que as unidades sejam o mais constantes possíveis e permaneçam constantes ao longo do tempo. Além disso, o objetivo é tornar as unidades mais disponíveis para 'todos'. Até recentemente, esse não era apenas o caso; várias unidades básicas (como o medidor e o quilograma) foram armazenadas como objetos físicos pelo BIPM. Em outros países, cientistas e pessoas em metrologia usaram duplicatas dessas unidades.
Todas as unidades podem ser expressas nas unidades SI padrão. Algumas unidades básicas são compostas por outras unidades. O número de unidades necessárias para definir uma unidade básica pode ser reduzido usando constantes naturais, como a velocidade da luz c ou a carga elementar e. A revisão do sistema SI utiliza essas constantes para melhorar a definição de unidades básicas.

Ampère

O ampère foi definido anteriormente como a corrente que produzia uma força de Lorentz definida com precisão em dois condutores paralelos. Para medir uma força, usamos a unidade Newton, que é definida como 1 kg m / s², de modo que a unidade ampere foi derivada do quilograma, do metro e do segundo. Atualmente, a corrente elétrica é definida como a quantidade de carga (a carga elementar = 1,6021765)-19 C) que passa uma superfície em um condutor por segundo. Usando a carga elementar, o ampère depende apenas da unidade em segundo.

Segundo

O segundo não é mais visto como 1/86400 parte de um dia solar, mas como 9.192.631.770 períodos de radiação liberados durante a decomposição de um átomo de césio-133.

Meter

Desde 1983, o medidor é definido como a distância que a luz viaja no vácuo em 1 / 299.792.458 segundos. O mesmo valor é sempre medido para a velocidade da luz c, independentemente da velocidade do observador. Com essa constante natural, podemos expressar a unidade de comprimento com bastante precisão. Como a luz do sol leva 8 minutos e 19 segundos para atingir a Terra, também é correto afirmar que a Terra está a 8,3 minutos do Sol. A luz da lua viaja cerca de 1,3 segundos antes de atingir a Terra, então a Terra fica a 1,3 segundos da Lua.

Quilograma

O quilograma é a última unidade básica que recebeu uma nova definição. Desde novembro de 2018, o quilograma foi expresso em 1,4755214 x 1040 h f / c². Aqui, h é a constante de Planck, c é a velocidade da luz ef é a frequência da radiação que é liberada quando um átomo de césio-133 decai. Durante esse período, o quilograma foi definido como a massa de um cilindro de platina / irídio armazenado pelo BIPM em Sevres sob condições cuidadosamente monitoradas. A nova situação é uma melhoria para cientistas e metrólogos, porque as medidas comparativas não precisam viajar para a França ou usar uma duplicata do quilograma padrão.

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