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Quem vai fazer o Exame Nacional do Ensino Médio (Enem), que acontece neste ano nos dias 21 e 28 de novembro, precisa ter na ponta da língua uma série de assuntos que são de conhecimento essencial para mandar bem na prova.

O Sistema Internacional de Unidades é um dos temas mais importantes e que pode ser aplicado em várias questões do caderno de Ciências da Natureza e Suas Tecnologias e Matemática e Suas Tecnologias.

Vamos falar mais sobre isso a seguir. Confira!

  1. O que é o Sistema Internacional de Unidades (SI)
  2. O conceito de grandeza na Física
  3. A multiplicidade das grandezas
  4. As unidades fundamentais
  5. Unidades derivadas do Sistema Internacional de Medidas
  6. As constantes fundamentais
  7. Treino e aplicação de conceitos

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O que é o Sistema Internacional de Unidades (SI)

Abreviado pela sigla SI, o Sistema Internacional de Unidades compõe uma série de unidades de medidas que correspondem às grandezas físicas. Esse conjunto foi instaurado em 1960 na França, na 11ª Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM).

O SI é considerado uma evolução do sistema métrico, devido ao seu objetivo de padronizar as unidades de medida das várias grandezas existentes, tornando-as acessíveis e de fácil utilização.

Organograma do Sistema Internacional de Unidos (SI) desenvolvido pelo Inmetro. Créditos: Reprodução/Inmetro.Organograma do Sistema Internacional de Unidos (SI) desenvolvido pelo Inmetro. Créditos: Reprodução/Inmetro.

O conceito de grandeza na Física

O conceito de grandeza na Física diz respeito a tudo aquilo que envolve medidas, que pode ser mensurado e que descreve qualitativamente e quantitativamente o objeto.

A partir dessa medição, consegue-se encontrar características baseadas nos dados numéricos ou geométricos.

A multiplicidade das grandezas

As grandezas físicas podem ser vetoriais ou escalares. Vamos falar um pouco sobre as características de cada uma delas logo mais.

Grandezas escalares

As grandezas escalares definem-se por um número seguido de uma unidade de medida, como a massa corporal.

O valor de 65 kg, por exemplo, faz jus a essa definição. Outros modelos de grandezas escalares são massa, comprimento, temperatura e tempo.

Confira alguns exemplos de grandezas escalares:

  • Massa: 65 kg
  • Comprimento: 20 cm
  • Temperatura: 9 ºC
  • Tempo: 9 h

Grandezas vetoriais

Já as grandezas vetoriais precisam de três dados:

  1. Módulo (valor numérico)
  2. Direção
  3. Sentido

O segmento de reta orientado que representa as grandezas vetoriais é chamado de vetor.

São grandezas vetoriais, por exemplo, a força, velocidade e a aceleração. Veja uma representação de grandeza vetorial abaixo:

Para representar um vetor, coloca-se uma seta em cima de uma letra, conforme representado abaixo:

As unidades fundamentais

As unidades fundamentais do Sistema Internacional de Unidades são definidas exclusivamente por um padrão físico.

Ao todo, são sete:

  1. Massa
  2. Tempo
  3. Temperatura termodinâmica
  4. Comprimento
  5. Corrente elétrica
  6. Quantidade de substância
  7. Intensidade luminosa

É a partir delas que se torna possível organizar as outras grandezas físicas conhecidas, originando as unidades derivadas, que falaremos logo adiante.

Confira e anote!

 Grandeza Unidade Símbolo Definição moderna
Comprimento metro m O metro é determinado como o espaço percorrido pela luz (no vácuo) em uma fração de 1/299.792.458 s.
Tempo segundo s O segundo equivale a 9.192.631.770 transições hiperfinas de energia de um átomo de Césio.
Massa quilograma kg O quilograma baseia-se na constante de Planck, igual a 6,62607015.10-34 J.s.
Corrente elétrica ampére A O ampére é igual à passagem de 1,602176634.1019 cargas elementares por segundo, corresponde à corrente que produz uma força de 2.10-7 N entre dois fios condutores paralelos, espaçados em 1 m.
Temperatura termodinâmica kelvin K Há pouco tempo, a temperatura termodinâmica passou a ser medida em termos da constante de Boltzmann, de módulo igual a 1,380649.1023 J.s. Antigamente, era relacionada com o ponto triplo da água.
Quantidade de matéria mol mol O mol é definido em termos do número de Avogadro, lembra dele? A constante define como 6,02214076.1023 o número de partículas contidas em um mol.
Intensidade luminosa candela cd A intensidade luminosa se baseia em uma frequência monocromática de luz igual a 540.1012 Hz.

Há padrões para representar corretamente essas unidades básicas. Vamos falar primeiro sobre os que dizem respeito ao nome das unidades. A nomenclatura precisa sempre ser escrita em letra minúscula, conforme exemplificado na tabela acima.

A exceção se dá quando o nome estiver no início da frase e em "grau Celsius". Ah, outro detalhe: somente o nome da unidade de medida aceita o plural.

Ao precisar escrever uma unidade composta, não misture o nome com o símbolo da unidade. Confira o exemplo:

Errado: “quilômetro/h” ou “km/hora”.

Correto: km/h.

Agora se tratando das unidades, anote: símbolos não são abreviaturas! Logo, são invariáveis e existem para padronizar e tornar acessível a leitura.

Sendo assim, não se deve escrever símbolo seguido de ponto final ou com forma diferente da estabelecida pelo Sistema Internacional de Unidades. Além disso, também não admite plural na sua escrita.

Veja:

  • Unidade: segundo

Errado: s., seg. seg’s, segs

Correto: s

Unidades derivadas do Sistema Internacional de Medidas

Além das grandezas fundamentais, existem as chamadas derivadas, definidas a partir das fundamentais. São 22 no total.

A velocidade, por exemplo, é uma delas, pois deriva das unidades de comprimento e tempo, originando m/s (metro por segundo).

Veja algumas grandezas e unidades derivadas e suas definições:

Área

É uma grandeza derivada pois tem como unidade derivada o metro quadrado (m²).

Volume

Sua unidade derivada é o metro cúbico (m³).

Velocidade

A famosa! Sua unidade derivada é o metro por segundo (m/s).

Aceleração

Lembra dela? Essa grandeza derivada possui como unidade o metro por segundo ao quadrado (m/s²).

Força

É uma grandeza derivada por ter como unidade derivada o Newton (N). A expressão em unidades de base do SI é a seguinte: kg . m . s-².

Pressão

Sempre presente nos exercícios de física e química, tem como sua unidade derivada o pascal (Pa). A expressão em unidades de base do SI é kg . m-¹ . s-².

Energia

Popular nas ciências exatas, tem o joule (J) como sua unidade derivada . A expressão em unidades de base do SI é kg . m-² . s-².

Potência

Essa você já cansou de estudar para os vestibulares. Tem como unidade derivada o watt (W). A sua expressão em unidades de base do SI é kg . m² . s-³.

As constantes fundamentais

As constantes fundamentais são independentes do SI, sendo um valor sem dimensão.

Isso faz destas constantes físicas as únicas estritamente universais (ainda que, eventualmente, aplica-se o nome “constante fundamental” a constantes físicas que não são estritamente universais e dependem do tipo de sistema de unidades escolhidas).

Contudo, a definição também pode ser usada para determinar uma constante física universal com dimensão, como a Constante gravitacional. É o caso do NIST, órgão governamental dos EUA responsável pela padronização de unidades e medidas.

Outros exemplos de constantes fundamentais:

  • Nu: razão entre a força eletrofraca e a força gravitacional (também conhecida como constante gravitacional de acoplamento);
  • Epsilon: relacionada à força forte;
  • Omega: o número de elétrons e prótons do universo;
  • Lambda: constante cosmológica;
  • Q: razão das energias fundamentais;
  • Delta: número de dimensões espaciais.

Treino e aplicação de conceitos

Agora que você já conhece o funcionamento do Sistema Internacional de Unidades, hora de fixar o conteúdo. Uma dica é fazer mapas mentais ou fluxogramas com as unidades fundamentais, colocando as informações que estão disponíveis na tabela aqui do texto, por exemplo.

A partir do momento em que o conceito de cada uma delas estiver bem claro na sua mente, a resolução dos exercícios se torna mais simples e intuitiva, pois entender as unidades de medida solicitadas ou que estão dispostas nas questões também é uma parte essencial do desenvolvimento da resposta.

Por isso, é essencial entender direitinho os conceitos do Sistema Internacional de Medidas, o que ele contempla e como suas unidades são aplicadas. Além de estudar, o treino com exercícios de vestibulares e questões de edições antigas do Enem é uma ótima alternativa.

Você pode encontrar as provas anteriores no site do Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira (Inep), que é responsável por realizar o Enem anualmente. Com isso, você ficará ainda mais afiado nos conteúdos cobrados e terá sucesso na avaliação.

Desejamos boa sorte e bons estudos!


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