Para muitos alunos de química e física, algumas letras como N,
J e W só aparecem nas provas para atrapalhar seus cálculos, sendo
frequentemente desprezados em preferência dos escalares numéricos
que os antecedem, tidos como os protagonistas dos problemas propostos. Além
de não ser uma atitude lá muito gentil com os velhos senhores
Newton, Joule e Watt, a quem tanto devemos, tal menosprezo também é
um desvio do bom caminho que leva à correta compreensão dos fenômenos
estudados.
Entender as unidades de grandeza que aquelas letras representam nos facilita
o aprendizado das grandezas em si, razão de ser do estudo, sem o qual
os cálculos que geralmente acompanham a resolução de problemas
destas disciplinas se tornam antes exercícios de aritmética ou
álgebra e não de química ou física, como deveriam
ser.
Grafia das unidades de medida
O primeiro cuidado que um estudante deveria ter no trato das unidades de grandeza
é o zelo na sua grafia.
Toda vez que você vir uma placa com uma inscrição do tipo
“Pedágio 500 Mts.” proteste veementemente com o responsável,
uma vez que, no exemplo, a unidade metro foi abreviada com quatro erros, quase
um por letra da palavra original, segundo as convenções internacionais
de abreviatura de unidades:
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1) Unidades nomeadas por substantivos comuns, como metro, quilograma e segundo são sempre abreviadas com letra minúscula, m, kg e s; |
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2) Letras maiúsculas são usadas quando a unidade recebeu nome próprio, em homenagem a alguém. Além dos já citados N (unidade de força), J (energia ou trabalho) e W (potência), é o caso do Kelvin (K) – temperatura –, Pascal (Pa) – pressão – e Ampére (A) – corrente elétrica; |
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3) Abreviaturas de unidades não são acrescidas de “s” no plural; |
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4) Também não se deve pôr ponto após a abreviatura. |
Tomado o cuidado de nunca mais escrever km com caracteres maiúsculos
e não mais reduzir ao minúsculo um lorde como Kelvin, o próximo
passo é diferenciar o que são grandezas fundamentais
e grandezas combinadas.
Grandezas fundamentais e combinadas
Grandezas fundamentais são aquelas das quais temos uma percepção
direta – espaço, massa e tempo. Quando duas ou mais grandezas fundamentais
definem uma outra grandeza, temos uma grandeza combinada como velocidade, força
e trabalho.
Como só podemos combinar unidades que apresentem coerência entre
si, foram criados os sistemas de unidades, dos quais o de uso mais difundido
é o Sistema Internacional de Unidades, também
chamado de MKS, como referência ao metro, quilograma
e segundo, adotados como unidades das grandezas fundamentais.
Para algumas aplicações técnicas existe também
o sistema CGS, que adota como unidades fundamentais o centímetro,
grama e segundo, além do Sistema Inglês, que usa unidades tradicionais
como a polegada, a libra e, claro, o segundo.
Real significado das grandezas
A partir daí, conhecidas as grandezas fundamentais de um sistema de
unidades e sabidas as definições de suas grandezas combinadas,
podemos entender o real significado de cada qual.
Força foi definida por sir Isaac Newton como sendo
o produto da massa de um corpo pela sua aceleração.
Massa é uma grandeza fundamental, que no sistema MKS
é representado pela unidade quilograma.
Aceleração é uma grandeza combinada que
indica a variação da velocidade ao longo do tempo.
Velocidade, por sua vez, é o espaço
percorrido em um intervalo de tempo.
Assim temos:
Como as unidades de espaço e tempo do MKS são o metro e o segundo,
a unidade de velocidade é m/s, que não recebe um nome especial.
Por sua vez aceleração é a variação da velocidade
ao longo do tempo, ou seja:
Esta unidade indica em quantos metros por segundo a velocidade varia, em cada
segundo, sendo por uma simplificação aritmética apresentada
na forma:
É importante repetir o caráter simplificador do termo “segundo
ao quadrado”, uma vez que não existe um tempo ao quadrado, o índice
que eleva à segunda potência aparece das duas divisões sucessivas
da unidade segundo, mas deve ser entendido nos termos de sua definição.
Lembrando que tudo isto visa entendermos a unidade da grandeza força,
retornando à definição F = m . a, onde
m = massa e a = aceleração,
temos:
A esta unidade damos o nome de Newton (N), que é a
unidade de força do sistema MKS e representa a quantidade de força
necessária para conferir a uma massa de 1 kg uma aceleração
de 1 m/s em cada segundo.
Outros exemplos de unidades combinadas do sistema MKS
Quando se trabalha uma equação da física ou da química
sem dar às unidades de grandeza a devida atenção, suprimem-se
todos os significados acima apontados que se condensam em uma única letrinha.