Conceitos fundamentais

3.4 - Unidades e padrões
Medir é comparar uma grandeza qualquer com uma unidade previamente estabelecida. Como se vê a
unidade é essencial para a realização da medição. As unidades são então estabelecidas por padrões, segundo
normas da convenção própria, regional, nacional ou internacional.
No transcorrer do tempo, diversos foram os sistemas de unidades estabelecidos nas diferentes regiões
do mundo. Em função do intercâmbio internacional de produtos e informações, bem com a da própria incoerência
entre muitas unidades anteriormente adotadas, estabeleceu-se em 1960, um conjunto coerente de unidades (SI),
que consta de unidades de base, derivadas e suplementares.
0 sistema internacional é homogêneo, coerente, absoluto e decimal. É homogêneo porque fixadas as
grandezas e suas unidades fundamentais é possível derivar das mesmas outras grandezas e unidades. E
coerente porque a multiplicação ou a divisão do 2 ou mais grandezas origina a unidade do uma nova grandeza.
E absoluto porque as unidades fundamentais são inalteráveis. E finalmente é decimal porque as unidades das
grandezas são sempre múltiplas ou submúltiplas de 10.
Para se ter uma idéia da razão e evolução das unidades vamos fazer um breve relato da história do
metro. 0 metro foi definido em 1960 como sendo 1.670.763,73 vezes a comprimento de onda de uma luz emitida
pela transição entre os níveis de energia 2p10 e 5d5 do átomo de Kriptônio 86 no vácuo. Desta forma conseguiase uma reprodução do metro com um erro de ± l0 nm. Em 1983 a metro passou a ter uma nova definição que é a
seguinte: um metro é a distância percorrida pela luz no vácuo, no intervalo do tempo de 1/299.792.458 de
segundo. 0 erro atual de reprodução por este meio corresponde a ± 1,3 nm a que significa um erro de 1,3
milímetros para 1000 quilômetros.
Assim, a fascinante história do metro se perde no tempo,
acreditando-se que par volta do ano de 1790, teve inicio sua definição
especificamente na França, onde procurava-se a definição de um padrão
do comprimento que não dependesse nem do corpo humano nem de
materializações deterioráveis pelo tempo. Nesta época ele foi definido
coma a décima milionésima parte de um quarto do meridiano terrestre que
passa por Paris. Em 20 de maio de 1875 foi adotado, como unidade oficial
de medidas do 18 nações.
O metro em si, com a passar do tempo, não foi alterado, a que ocorreu foi uma impressionante
melhoria na “precisão” de sua definição. Além disto, tem-se desta forma um padrão internacional que seja
Indestrutível, não sujeito a desgaste devido ao uso ou mudança física e pode ser repetido simultaneamente em
todas as partes do mundo.
O uso do sistema internacional é obrigatório no Brasil, a seu uso traz uma série de vantagens, entre
elas:

simplificação das equações que descrevem os fenômenos físicos, pelo fato de existir coerência
entre as unidades das grandezas envolvidas;

facilidade de entendimento das informações em nível internacional (comercial e científico);

demonstração da maturidade técnico-científica através do abandono dos sistemas superados.
Na figura 3.2 tem-se uma lista das unidades legais no Brasil e a formação dos múltiplos e submúltiplos
das unidades de medida.
Metrologia Dimensional – Unidades e padrões - 1
Figura 3.2 – Unidades do SI e múltiplos e submúltiplos das unidades (fonte: INMETRO)
Metrologia Dimensional – Unidades e padrões - 2
3.4.1 - Unidades de base
O SI definiu 7 grandezas físicas independentes e estabeleceu para cada grandeza um valor unitário
realizado através de um padrão.
A mudança do padrão pode ocorrer, mas não significa que o valor unitário é alterado. Através de um
novo padrão poderá ser alcançada uma forma de reprodução mais prática e/ou com menos erros.
As unidades bases são:

comprimento (m);

massa (kg);

tempo (s);

intensidade de corrente elétrica (A);

temperatura termodinâmica (K);

intensidade luminosa (cd);

quantidade de matéria (mol).
3.4.2 - Unidades derivadas
Unidades derivadas são as unidades que são formadas pela combinação das unidades de base
segundo relações algébricas que correlacionam as correspondentes grandezas.
Como exemplo de unidades derivadas podemos citar, entre muitas outras:
Superfície
metro quadrado
m2
m.m
Força
Newton
N
m.kg.s-2
Energia, trabalho
joule
J
m2. Kg.s-2
3.4.3 - Unidades suplementares
São unidades que não foram enquadradas ainda em uma das categorias anteriores. Trata-se
basicamente das unidades de angulo piano (radiano) e angulo sólido (esteradiano) que não são derivadas e tem
definições matemáticas próprias não necessitando de um padrão físico.
Por que medidas confiáveis?
A necessidade por uma boa definição e medidas
confiáveis de comprimento é percebida no mundo moderno.
Muitas das tecnologias e das indústrias dependem da medição de
comprimento. Desde a rosca de uma porca e de um parafuso até as
partes usinadas do motor de um carro ou mesmo as pequenas
estruturas dos microchips; todos requerem um padrão
de
comprimento internacional bastante acurado. Esta necessidade é
mais importante se considerarmos a economia global. Sem essa
preocupação, por exemplo, a asa de um avião fabricada no Reino
Unido não se ajustaria à fuselagem fabricada na França.
No começo do século XX, 1207 combinações diferentes
de porcas e parafusos que supostamente eram do mesmo tamanho
foram testadas. Apenas 8% delas “combinaram” o suficiente para
permitir que fossem aparafusadas. (NPL, 2001)
Metrologia Dimensional – Unidades e padrões - 3