Aula_01_Medidas-SI

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(Aula 01)
Medidas
1. Introdução
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A Física é uma ciência quantitativa e qualitativa;
A Física utiliza um método científico.
Método científico é um instrumento utilizado pela ciência na sondagem da realidade,
formado por um conjunto de procedimentos, mediante os quais os problemas científicos são
formulados e as hipóteses científicas são examinadas.
2. Padrão e unidades
No desenvolvimento das teorias em física utilizamos modelos, hipóteses e
experimentos e este processo também envolve medição de uma grande variedade de
grandezas, de forma tão precisa e reproduzível quanto possível.
Qualquer medida física deve conter um número básico de informações:
(i) Uma dimensão;
(ii) Uma unidade;
(iii) Uma precisão.
2.1 Padrão
Na Física, as grandezas medidas são cuidadosamente definidas. Não somente o valor
numérico que expressa à medida deve ser preciso, mas a medida deve ser referida a um
padrão comum.
As características desejáveis de um padrão são:
• Deve ser imutável, de modo que medidas feitas hoje possam ser comparadas com
medidas feitas no próximo século.
• Deve ser acessível, de modo que qualquer laboratório possa reproduzi-lo.
• Deve ser preciso, de modo a atender a qualquer grau de precisão tecnologicamente
possível.
• Deve ser universalmente aceito, de modo que os resultados obtidos em diferentes
locais sejam comparáveis.
Padrão de comprimento: Um metro é o comprimento do caminho percorrido pela luz no
vácuo durante 1/299.792.458 de segundo.
Padrão de Tempo: Um segundo é 9.192.631.770 períodos de certa vibração do átomo de
Cs133.
Padrão de Massa: Um quilograma é a unidade de massa, igual à massa do protótipo
internacional do quilograma (um cilindro de platina-Irídio).
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2.2 O sistema Internacional de Unidades
A Conferência Geral de Pesos e Medidas, reunida no período de 1954 -1971
selecionou sete grandezas como unidades básicas. Elas são as bases do Sistema
Internacional de Unidades, abreviado por SI, do francês Le Système International d’Unités.
Dois outros grandes sistemas de unidades competem com o SI. Um é o sistema Gaussiano e
o outro é o sistema Britânico.
As unidades bases do Sistema Internacional (SI) são as seguintes:
A partir das grandezas de base, temos as grandezas derivadas, seguem alguns exemplos:
Existem também as unidades derivadas com nomes especiais no SI, como por exemplo:
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2.2.1 Múltiplos e submúltiplos
Um conjunto de prefixos foi adotado para uso com as unidades do SI, a fim de
exprimir os valores de grandezas que são muito maiores ou muito menores do que a
unidade SI usada sem um prefixo. Abaixo seguem os prefixos usados no SI, eles podem ser
utilizados com qualquer unidade do SI.
3. Análise Dimensional
Em física, o termo dimensão é usado para se referir à natureza física de uma
grandeza e o tipo de unidade é usado para especifica-la. A distância possui dimensão de
comprimento, simbolizada por [L], enquanto a velocidade possui dimensões de
comprimento [L] divididas por tempo [T], ou [L/T]. Muitas grandezas físicas podem ser
expressas em termos de uma combinação de dimensões fundamentais, tais como
comprimento [L], tempo [T] e massa [M]. Uma grandeza fundamental não pode ser expressa
como uma combinação das dimensões de qualquer outra dimensão fundamental.
A análise dimensional é usada para verificar relações matemáticas quanto à
consistência das suas dimensões. Todos os termos da equação devem ter as mesmas
dimensões.
Exemplo 1
A equação é dimensionalmente correta!!!
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Exemplo 2
A equação é dimensionalmente incorreta!!!
Exercícios
Questão 01 – A energia cinética K de uma partícula de massa m, com velocidade de módulo
v, é expressa por K = ½mv2. A unidade de energia é o Joule (J). Escreva explicitamente em
função das unidades fundamentais a unidade de energia.
Questão 02 – A taxa metabólica R em animais, quando estes produzem uma quantidade de
trabalho W no tempo t, pode ser escrita como R=W/.t, onde a eficiência do animal  é uma
quantidade sem unidades. Escreva explicitamente em função das unidades fundamentais a
unidade de R.
Questão 03 – A magnitude da força de empuxo E, exercida por um fluido de densidade ρ,
sobre um corpo de volume V, é ρ.g.V, onde g é a aceleração devido à gravidade. Escreva
explicitamente a unidade de ρ em função das unidades fundamentais.
Questão 04 – Verifique as seguintes equações quanto à consistência dimensional:
(a) x 
v2
a
(b) v  5at 
x
t
3
3
c) v  2ax
d) t 
2x
a