Grandezas Físicas Fundamentais e suas unidades

Grandezas Físicas e suas unidades

As grandezas físicas são aquelas que podem ser expressas qualitativa e quantitativamente, representando propriedades observadas em fenômenos naturais mensuráveis.

Enquanto algumas grandezas, como temperatura, tempo, comprimento, massa, volume e área, são escalares e definidas por um valor numérico e uma unidade, outras, como velocidade, força, deslocamento, aceleração e intensidade da corrente elétrica, são grandezas vetoriais que requerem valor numérico, unidade, direção e sentido para serem definidas.

Grandezas Física Escalares são aquelas definidas por um valor numérico e por uma unidade. Exemplo: Temperatura, tempo, comprimento, massa, volume, área.

Grandezas vetoriais são aquelas que, para serem definidas, necessitam do valor numérico, da unidade, de direção e do sentido. Exemplo: Velocidade, a Força, o deslocamento, aceleração, intensidade da corrente elétrica.

Para simplificar cálculos envolvendo grandezas vetoriais, utiliza-se a representação geométrica de vetores, que possuem módulo, direção e sentido, sendo representados por segmentos de reta orientados e graficamente por letras com setas indicativas.

Medição de uma grandeza

A medição de uma grandeza consiste no processo de associar números a propriedades físicas, utilizando unidades de medida padrão, como metro, segundo, quilômetro, entre outras.

Exemplo: 2 metros significam 2 x1 metro; 5 segundos, por seu lado significam 5×1segundo

O Padrão da medida de grandeza é considerado o termo de comparação e é designado por unidade de medida (padrão). Exemplo: metro, segundo, quilómetro etc.

O que são grandezas físicas fundamentais?

As grandezas físicas fundamentais são aquelas que podem ser medidas diretamente, ou seja, são grandezas padrão.

Por exemplo, as grandezas fundamentais incluem comprimento (medido em metro – m), massa (medida em quilograma – kg) e tempo (medido em segundo – s).

Vamos explorar algumas dessas grandezas fundamentais, como comprimento, tempo e massa.

Comprimento (medido em metros -m)

Antigamente, as medidas de comprimento eram feitas com as mãos e os pés, utilizando polegares, palmos e passos, mas essas medidas variavam de acordo com o tamanho físico do indivíduo.

Com o avanço da ciência, a Física recorre à medição para melhor compreender o comprimento em fenômenos.

Utilizando uma fita métrica, podemos medir o comprimento. O metro (símbolo-m) é a unidade fundamental de comprimento, os seus múltiplos são quilómetro (km), hectómetro (hm) e decâmetro (dam) e os seus submúltiplos são o decímetro (dm), centímetro (cm) e milímetro (mm).

Unidades de Comprimento

Um instrumento simples de medição de comprimento é a régua, graduada em centímetros e milímetros.

O metro foi inicialmente definido como a quarta parte de um meridiano terrestre dividido em 10 milhões de partes iguais, mas uma nova definição foi estabelecida em 1983, onde 1 metro é a distância entre dois traços marcados em uma barra de platina (90%) e irídio (10) mantida no Instituto Internacional de Pesos e Medidas em Sevres, na França.

Para medir distâncias maiores, utiliza-se uma fita métrica graduada em metros ou centímetros.

Tempo (medido em segundos -s)

Para um estudo preciso de um fenômeno, é essencial registar o tempo exato de sua ocorrência (instante de tempo) ou medir corretamente a duração do tempo envolvido (intervalos de tempo).

O primeiro instrumento de medição de tempo utilizado pelo Homem foi o sol.

Através das sucessivas passagens do Sol sobre o mesmo meridiano (o mesmo local na Terra), determinamos a duração de um dia solar.

No entanto, a maioria dos fenômenos naturais observados têm duração muito menor que um dia. Por isso, a unidade de tempo escolhida como padrão de medição é o segundo (símbolo – s), sendo 1segundo equivalente a 1/86400 do dia solar médio.

No nosso dia-a-dia, também utilizamos minutos (símbolo – min) e horas (símbolo – h) para medir o tempo, onde 1 hora equivale a 60 minutos e 1 minuto equivale a 60 segundos, ou seja, 1 hora é igual a 3600 segundos.

Unidades de Tempo

Outras unidades de medida de tempo muito úteis incluem o dia, o ano, o século e o milênio, onde:

• 1 dia = 24 horas
• 1 ano = 365 dias
• 1 século = 100 anos
• 1 milênio = 1000 anos

Para medir um intervalo de tempo, é necessário registar os instantes de tempo inicial (ti) e final (tf) da observação. A diferença entre o tempo final (tf) e o tempo inicial (ti) é o intervalo de tempo (∆t), representado por ∆t = tf – ti. Os instrumentos mais comuns para registar instantes de tempo e medir intervalos de tempo são os relógios e cronômetros.

Massa (medido em quilograma – kg)

A massa é uma das grandezas físicas que caracteriza uma das propriedades gerais da matéria.

Na antiguidade, os seres humanos perceberam a uniformidade dos pesos de materiais semelhantes, como grãos e sementes, e os utilizavam como unidades de medida.

Os egípcios, que inventaram a balança, utilizavam “pesos” pequenos em forma de animais, como touros ou leões. Posteriormente, os romanos, influenciados pelos gregos, introduziram a “onça” como uma unidade menor e a “libra” como a unidade maior.

Unidades de Massa

A partir de meados do século XVIII, a unidade de medida de massa adotada gradualmente em todo o mundo foi o quilograma (símbolo – kg). Seus submúltiplos comuns são o grama (símbolo – g) e o miligrama (símbolo – mg), sendo que 1 kg equivale a 1000 g e 1 g equivale a 1000 mg.

O múltiplo mais utilizado é a tonelada (símbolo – t), que corresponde a 1000 kg. O instrumento utilizado para medir a massa é a balança.