Metrologia: Sistema Internacional de Unidades (SI)

Parte 3 - Sistema Internacional de Unidades (SI): Esta é a terceira parte do artigo, de uma série ordenada em 5 partes.

A Convenção do Metro, um tratado intergovernamental, assinado no ano de 1875, em Paris, estabeleceu uma estrutura organizacional permanente para tratar de questões relativas às unidades de medida, entre elas promover o seu uso em nível mundial.

Em 1960, a 11ª Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), adotou o Sistema Internacional de Unidades - universalmente conhecido como SI - como um sistema prático e moderno de unidades de medida.
Desde então, sucessivas revisões foram realizadas nas definições de unidades, na busca contínua por melhor precisão, levando-se em conta os avanços na ciência e tecnologia. Como fruto desse esforço, a maioria dos países passou a utilizar unidades de medida convencionadas e cada vez mais uniforme, permitindo a obtenção de resultados de medição comparáveis, confiáveis e rastreáveis a padrões nacionais e internacionais, além de tornar a comunicação mais fácil e harmoniosa.

O SI moderno consiste de duas classes de unidades:

Unidades de base

O SI é constituído de 7 unidades de base bem definidas que, por convenção, são consideradas dimensionalmente independentes entre si:

Unidades derivadas

Todas as outras grandezas derivadas são expressas a partir das 7 unidades de base através de operações algébricas como multiplicação e divisão. Por sua vez, tais unidades derivadas definidas em termos de unidades de base ou através de nomes e símbolos especiais podem ser utilizadas na formação de outras unidades derivadas.

• Unidades derivadas SI expressas em termos de unidades de base

Grandeza		Unidade SI
Nome	Símbolo	Nome	Símbolo
volume	v	metro cúbico	m3
aceleração	a	metro por segundo quadrado	m/s2 ou m · s-2 ou m s-2

• Unidades derivadas SI com símbolos ou nomes especiais

Grandeza		Unidade SI
Nome	Símbolo	Nome	Símbolo	Símbolo (base SI)
força	F	newton	N	m · kg · s-2  ou  m kg s-2
pressão	p	pascal	Pa ou N/m2	m-1 · kg · s-2  ou  m-1 kg s-2

Prefixos SI

Os prefixos adotados no SI são aplicados para formar os múltiplos e submúltiplos decimais das unidades SI. A combinação adequada de nomes ou símbolos de prefixos com nomes ou símbolos de unidades forma uma nova unidade.

Nome	Símbolo	Fator	Exemplo
micro	µ	10-6	2,0 x 10-6 m3 = 2,0 µm3
giga	G	109	14 x 109 W = 14 GW

Prefixos binários

Os nomes e símbolos de prefixos binários publicados na norma internacional (IEC 80000-13: Information Science and Technology), referidos à potência de 2, não pertencentes ao SI, são empregados como múltiplos binários nas áreas de processamento e transmissão de dados.

Prefixo binário			Exemplo de múltiplo binário		Exemplo comparativo SI
Nome	Símbolo	Fator	Nome	Símbolo	Nome	Símbolo
kibi	Ki	210	5 kibibit	5 Kibit = 5 x 210 bit = 5120 bit	5 quilobit	5 x 103 bit ou 5000 bit
tebi	Ti	240	1 terabyte	1 TiB = 1 x 240 B = 1 099 511 627 776 B	1 terabyte	1012 B

Constantes fundamentais

Os valores de constantes fundamentais da física, recomendados pelo Committee on Data for Science and Technology (CODATA), ajustados a cada 4 anos, são recomendados para uso internacional em todos os domínios da ciência e tecnologia.

Grandeza		Valor numérico	Unidade SI
Nome	Símbolo	base: ano de 2010	Símbolo
aceleração da gravidade	gn	9,806 65 (exatamente)	m s-2
constante Planck	h	6,626 069 57(29) x 10-34	J s

Grandezas

A norma internacional (ISO/IEC 80000) para grandezas e unidades, de grande interesse científico e educacional em todo o mundo, em consonância com o Sistema Internacional de Unidades (SI), foi batizada como Sistema Internacional de Grandezas (sigla em inglês: ISQ).
A referida norma relaciona diversas grandezas segundo uma lista de 14 grupos específicos de conhecimentos.

Grandeza			Unidade SI
Grupo	Nome	Símbolo	Símbolo
espaço e tempo	frequência	f ou v	Hz
mecânica	densidade	ρ	kg/m3
eletricidade	energia ativa	W	J ou W h

Grandeza, valor numérico e unidades de medida

O valor de uma grandeza é a sua magnitude expressa como o produto de um número e de uma unidade, e o número multiplicado pela unidade é o valor numérico da grandeza expressa na referida unidade. O valor numérico da grandeza depende da escolha da unidade, de modo que o mesmo valor de uma grandeza pode ter diferentes valores numéricos, quando expresso em diferentes unidades.

Exemplo prático: expressão do valor de uma grandeza
No SI, a expressão exata para a velocidade da luz no vácuo é c = 299 792 458 m/s. O número 299 792 458 é o valor numérico da grandeza c e igual a c/(m/s), quando c é expressa na unidade m/s. De modo aproximado, essa expressão pode ser simplificada como c = 300 000 km/s = 300 x 10³ km/s = 300 Mm/s, onde os símbolos k e M são conhecidos como prefixos do SI.

Nota:

Neste artigo, a lista de grandezas e unidades exemplificadas acima não tem a pretensão de ser completa. Se você procura informações gerais sobre grandezas ou unidades de medida, confira as publicações nos sites dos Institutos Nacionais de Metrologia (INM).
Fontes:
National Institute of Standards and Technology (NIST)
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO)
International Bureau of Weights and Measures (BIPM)