Grandezas e unidades

Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro
Centro de Ciências e Tecnologias Agropecuárias - Laboratório de Engenharia Agrícola
EAG 03204 – Mecânica Aplicada
Prof. Ricardo Ferreira Garcia – [email protected]
Conceitos iniciais e sistemas de unidades
1. Conceitos iniciais
A palavra física tem origem grega e significa natureza. Logo, a física é a ciência que estuda a natureza.
Os eventos da natureza, ou fenômenos, são divididos em várias ciências, sendo as principais: mecânica,
óptica, acústica, termologia e eletricidade, e para o melhor entendimento e compreensão dos fenômenos, a
matemática é bastante utilizada.
A mecânica é a parte da Física que estuda o movimento dos corpos, e é dividida em: cinemática,
dinâmica e estática.
Cinemática – é a parte da mecânica que descreve os movimentos independentes de suas causas. Interessa
descrever o movimento, determinar a posição, a velocidade e a aceleração do móvel, num
determinado instante de tempo.
Dinâmica – é a parte da mecânica que estuda os movimentos e suas causas. É na dinâmica que são
estabelecidas as relações entre movimento, matéria e força.
Estática – é a parte da mecânica que trata do estudo do estado de repouso dos corpos. É um caso
particular da dinâmica.
A mecânica aplicada é um ramo da engenharia que procura estabelecer fórmulas e coeficientes
compatíveis com a natureza e a condição de cada material, com base nos princípios e leis básicas da
mecânica teórica.
2. Conteúdo de uma fórmula
2.1. Definição de grandezas – número e unidade
O número que exprime a grandeza é a relação entre esta e a unidade escolhida. O número é o
algoritmo pelo qual é preciso multiplicar a unidade para obter a grandeza. O número torna-se n vezes menor
se escolher uma grandeza n vezes maior. O produto do número pela unidade é constante, a grandeza não
varia quando se muda a unidade, por exemplo:
1 m  103 mm  103 km
O valor da grandeza é o produto do número pela unidade (grandeza = número X unidade), por
exemplo:
  12 mm , t  18 s
2.2. Conversão de unidades
A conversão de unidades de uma grandeza pode ser realizada utilizando um sistema de equação,
multiplicando-se o número por uma relação da unidade desejada e a atual. Por exemplo, deseja-se
3
converter 2.500 L/h para a unidade de m /s:
2.500
1 m3
1 min
L
L
m3
 2.500
.
.
 0,042
min
min 1.000 L 60 s
s
3. Grandezas e unidades de base do Sistema Internacional de Unidades
O Sistema Internacional de Unidades (SI) utiliza as seguintes grandezas básicas.
Grandezas
Unidades
1.
Comprimento

Metro
m
2.
Massa
m
Quilogramas
kg
3.
Tempo
t
Segundos
s
4.
Corrente elétrica
I
Ampère
A
5.
Temperatura absoluta
T
Kelvin
K
6.
Intensidade luminosa
Iv
Candela
cd
7.
Número de moles
n
Mol
Mol
A partir das grandezas básicas do SI, podem-se obter grandezas derivadas. Algumas grandezas
derivadas estão a seguir.
Grandezas
Unidades
2
1.
Área
A
Metro quadrado
m
2.
Volume
v
Metro cúbico
m
3.
Força
F
Newton
N
4.
Pressão
p
Pascal
Pa
5.
Trabalho (energia)
W
Joule
J
6.
Potência
P
Watt
W
7.
Velocidade
v
Metro por segundo
m.s
8.
Velocidade angular
w
Radiano por segundo
rad.s
9.
Freqüência
f
Hertz
Hz
10. Período
T
Segundo
s
11. Aceleração
a
Metro por segundo quadrado
m.s
12. Aceleração angular

Radiano por segundo ao quadrado
rad.s
3
-1
-1
-2
-2
4. Prefixos de unidades
Prefixos de unidades são normalmente utilizados para facilitar a redação de grandezas quando se
deseja simplificar e reduzir o número de casas decimais. As principais utilizadas são:
Prefixo
Símbolo
Valor
Prefixo
Símbolo
Valor
1
Deci
d
10
2
Centi
c
10
3
Mili
m
10
6
Micro

10
9
Nano
n
10
12
Pico
p
10
Femto
f
10
Atto
a
10
Deca
da
10
Hecto
h
10
Quilo
k
10
Mega
M
10
Giga
G
10
Tera
T
10
3
Exemplos: 50 kg = 50.10 g = 50.000 g
-3
2,5 mL = 2,3.10 L = 0,0023 L
-1
-2
-3
-6
-9
-12
-15
-18