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Grandezas Físicas

Grandezas Físicas : Fundamentais, Derivadas e Padrão

Grandeza física é aquela que é suscetível de ser medida.

Medir a grandeza física é compará-la com outra de mesma espécie, tomada como padrão ou unidade de medida.

Sistema Corrente de Unidades, em um dado campo da Física, é um conjunto de unidades, em números necessário e suficiente, para medir todas as grandezas que figuram nesse campo da Física.

As unidades escolhidas arbitrariamente para compor o Sistema Coerente de Unidades são chamadas unidades fundamentais e as grandezas a que se referem tais unidades são as grandezas fundamentais.

A partir das grandezas fundamentais e das leis e teoremas da Física definimos as demais grandezas físicas, que são chamadas de grandezas derivadas; as unidades correspondentes a tais grandezas são denominadas unidades derivadas.

Na Mecânica é usual tomarmos como grandezas padrões:

a) Metro (m):

• Originalmente foi definido como 0,0000001 parte da metade do meridiano terrestre ao nível do mar e materializado numa barra de platina iridida conservada como padrão em Sèvres na França. 
  Atualmente o metro é definido em função do comprimento de onda da radiação luminosa laranja, emitida por um isótopo do Criptônio.

• Medida de comprimento: Nônio ou "Vernier". Denomina-se nônio uma regueta que se move ao longo da régua principal e que permite efetuar: leitura de frações da unidade da régua principal. 
  Em geral a n divisões da régua principal faz-se corresponder n+1 divisões do nônio. Sendo D a divisão da régua principal e d a divisão do nônio teremos:

nD = (n + 1)d,  portanto   d =   nD / (n+1)  (1)

Define-se "precisão" ou "natureza" do nônio a grandeza Δ definida por:

Δ = D - d   (2)

Substituindo (1) em (2) temos:

Δ = D - nD / (n+1),  portanto   Δ = D / (n+1)

b) Quilograma (kg) : 

Massa do protótipo internacional que é um cilindro de platina iridiada, correspondente a um decímetro cúbico de água, e guardado em Sèvres.

Para medirmos a massa de um corpo com uma balança de braços desiguais usamos o método de dupla pesada. 

Com os pratos vazios a balança está equilibrada. Calculemos o valor da massa m em função das massas graduadas m₁ e m₂ :

Com os pratos vazios temos:  ∑M_o = 0  ==>  P_AL_A  =  P_BL_B

Na primeira pesada temos:  ∑M_o = 0  ==>  (P_A+mg)L_A  =  (P_B+m₁g)L_B

P_AL_A + mgL_A = P_BL_B + m₁L_B

mL_A - m₁L_B  (1)

Na segunda pesada temos:  ∑M_o = 0  ==>  (m₂g+P_A)L_A  =  (P_B+mg)L_B

P_AL_A + m₂gL_A = P_BL_B + mgL_B

mL_B - m₂L_A  (2)

Dividindo-se membro a membro (1) e (2) vem: 

m₂ = m₁ . m₂,   portanto   m = √ (m₁ . m₂)

c) Segundo (s):

Originalmente o segundo é definido como o intervalo de tempo correspondente a 1/86.400 do dia solar médio. 
Atualmente o segundo é definido em função da radiação atômica do átomo de Césio.

Medida de Intervalo de Tempo: Estroboscópio. 
Para medida de pequenos intervalos de tempo usamos um aparelho denominado estroboscópio. 

Ele é um disco dotado de uma ou mais aberturas em condições de ser girado diante do olho do experimentador. 
Sendo T o período de rotação do disco e n o número de aberturas, o intervalo d tempo  Δt entre duas observações sucessivas (período de observação) será dada por:

Δt = T / n