Qual é a escala métrica?

Se você mora nos Estados Unidos, pode ser perdoado por ter um entendimento nada claro do sistema métrico de medição, também conhecido como Système Internationale (SI). Os Estados Unidos são um dos três únicos países que ainda usam o Sistema Imperial, e sua adesão às unidades britânicas é a única razão pela qual o sistema não está obsoleto.

O sistema métrico, que você poderia caracterizar como escala de metros, teve origem na França, cujo governo o adotou em 1795. Embora tenha levado quase 200 anos, os britânicos eventualmente fizeram o mesmo, seguidos por praticamente todos os outros país, incluindo os dois vizinhos mais próximos e parceiros comerciais mais importantes dos Estados Unidos, Canadá e México.

Surpreendentemente, algumas das unidades britânicas atualmente em uso nos EUA nem mesmo são as adotadas pelo governo britânico em 1824, mas sim obsoletas que os britânicos descartaram na época.

Cientistas, comerciantes e governos preferem o sistema métrico por boas razões. Por exemplo, ele tem apenas sete unidades básicas, das quais todas as outras são derivadas. Ele usa incrementos de 10 em vez de 12, e a unidade fundamental, o medidor, é baseada em um padrão físico que pode ser verificado em qualquer lugar.

O pai do sistema métrico foi um vigário da igreja que viveu em Lyon, França, de 1618 a 1694. Gabriel Mouton tinha doutorado em teologia, mas também era um cientista e astrônomo ativo. Sua proposta de um sistema de medição baseado em frações decimais foi apoiada por luminares como o físico Christiaan Huygens e o matemático Gottfried Wilhelm von Leibniz, e foi estudado pelo Royal Sociedade. Demorou cem anos, entretanto, para que os cientistas refinassem o sistema e convencessem o governo da França a adotá-lo.

A unidade fundamental que Mouton propôs foi omiliare, que foi definido como um segundo de longitude na superfície da Terra no equador. Este foi subdividido por divisão por 10 em subunidades como ocenturia, decuriaevirga.Embora nenhuma dessas unidades tenha sido usada, os cientistas levaram a sério a ideia básica de Mouton de basear o sistema de medição em um padrão geofísico.

Quando o governo francês adotou pela primeira vez o sistema métrico, o medidor tornou-se a unidade básica. A palavra vem da palavra gregametron, que significa "medir", e foi originalmente definido como um décimo milionésimo da distância entre o equador e o Pólo Norte ao longo de um meridiano que passava por Paris.

A definição mudou ao longo dos anos e hoje é definida como a distância que a luz viaja no vácuo em exatamente 1/299792458 segundos. Essa definição é baseada na velocidade da luz, que é exatamente 299.792.458 metros por segundo.

O sistema métrico registra todas as medidas de comprimento em metros, frações de metros ou múltiplos de metros, evitando assim a necessidade de múltiplas unidades, como polegadas, pés e milhas. No sistema SI, cada incremento de 1.000 que move o decimal de uma medida três casas para a direita ou esquerda tem um prefixo. Além disso, existem prefixos para um décimo e um centésimo, bem como para 10 e 100.

Se você está medindo distâncias entre cidades, não precisa expressá-las em milhares de metros. Você pode usar quilômetros. Da mesma forma, os cientistas que medem distâncias atômicas não precisam expressá-las em bilionésimos de metro. Eles podem usar nanômetros. A lista de prefixos inclui o seguinte:

• 10¹⁸ metros: examinador (Em) 10 ⁻¹⁸ metros: atômetro (am)
• 10¹⁵ metros: petâmetro (Pm) 10 ⁻¹⁵ metros: femtômetro (fm)
• 10¹² metros: terâmetro (Tm) 10 ⁻¹² metros: picômetro (pm)
• 10⁹ metros: gigâmetro (Gm) 10 ⁻⁹ metros: nanômetro (nm)
• 10⁶ metros: megametro (Mm) 10 ⁻⁶ metros: micrômetro (µm)
• 10³ metros: quilômetro (km) 10 ⁻³ metros: milímetro (mm)
• 10² metros: hectômetro (hm) 10 ⁻² metros: centímetro (cm)
• 10¹ metros: decâmetro (barragem) 10 ⁻¹ metros: decímetro (dm)

Esses prefixos são usados ​​em todo o sistema de medição. Eles se aplicam a unidades de massa (gramas), tempo (segundos), corrente elétrica (amperes), luminosidade (candela), temperatura (kelvins) e quantidade de matéria (moles).

Quando você mede o comprimento, você está medindo em uma dimensão. Estenda suas medidas para duas dimensões para determinar a área, e as unidades serão metros quadrados. Adicione uma terceira dimensão e você está medindo o volume em metros cúbicos. Você não poderia fazer essa progressão simples ao usar unidades britânicas, porque o sistema britânico tem unidades diferentes para todas as três quantidades e ainda tem mais de uma unidade de comprimento.

Metros quadrados não são unidades particularmente úteis para medir pequenas áreas, como a área de superfície de uma célula solar. Para áreas pequenas, é comum converter metros quadrados em centímetros quadrados. Para grandes áreas, quilômetros quadrados são mais úteis. Os fatores de conversão são 1 metro quadrado = 10⁴ centímetros quadrados = 10 ⁻⁶ quilometros quadrados.

Ao medir o volume no sistema SI, os litros são unidades mais úteis do que os metros cúbicos, principalmente porque um metro cúbico é muito grande para carregar. Um litro é definido como 1.000 centímetros cúbicos (também chamados de mililitros), o que o torna igual a 0,001 metros cúbicos.

Além do metro, o sistema métrico define apenas seis outras unidades, e todas as outras unidades são derivadas delas. As outras unidades podem ter nomes, como newton (força) ou watt (potência), mas essas unidades derivadas podem sempre ser expressas em termos das unidades fundamentais. As seis unidades fundamentais são:

• ​O (s) segundo (s)​

–

Esta é a unidade de tempo. Costumava ser baseado na duração de um dia, mas agora que sabemos que um dia é na verdade menos de 24 horas, uma definição mais precisa é necessária. A definição oficial de um segundo agora é baseada nas vibrações do átomo de césio-133.

• ​O quilograma (kg)​

–

A unidade de massa no sistema que usa a medida do medidor é o quilograma. Como são 1.000 gramas, não parece ser uma unidade fundamental, mas o grama só é útil para medir o comprimento em centímetros. O sistema que mede em metros, quilogramas e segundos é denominado sistema MKS. O que mede em centímetros, gramas e segundos é o sistema CGS.

• ​O Kelvin (K)​

–

Ao contrário do que você pode esperar, a temperatura não é medida na escala Celsius no sistema SI, embora os países que usam o sistema métrico tendam a medir a temperatura em graus Celsius. Eles fazem isso porque a conversão é muito simples. Os graus são do mesmo tamanho e uma temperatura de 0 graus Celsius corresponde a 273,15 Kelvins. Para converter Celsius em Kelvin, basta adicionar 273,15.

• ​O ampere (A)​

–

A unidade de corrente elétrica define a quantidade de carga elétrica que passa por um ponto em um condutor em um segundo. É definido como um coulomb, que é 6,241 × 10¹⁸ elétrons, por segundo.

• ​A toupeira (mol)​

- Esta é uma medida da quantidade de átomos em uma amostra de qualquer substância específica. Um mole é o número de átomos em 12 gramas (0,012 kg) de uma amostra de carbono-12.

• ​A candela (cd)​

–

Esta unidade remonta aos dias em que as velas forneciam a única iluminação artificial. Era a quantidade de iluminação fornecida em um steradian por uma única vela, mas a definição moderna é um pouco mais complexa. Uma candela é definida como a intensidade luminosa de uma determinada fonte emitindo luz monocromática a uma frequência de 5,4 x 10¹⁴ Hertz e tendo uma intensidade radiante de 1/683 watts por esteradiano. Um steradian é uma seção transversal circular de uma esfera que tem uma área igual ao quadrado do raio da esfera.

O sistema métrico tem 22 unidades nomeadas que são derivadas das sete unidades fundamentais. A maioria, mas não todos, têm o nome de cientistas proeminentes que fizeram contribuições significativas para o campo em que as unidades são relevantes. Por exemplo, a unidade de força leva o nome de Sir Isaac Newton, que lançou as bases para a mecânica, o estudo de corpos em repouso e em movimento. Outro exemplo é a unidade de capacitância elétrica, o farad, que leva o nome de Micheal Faraday, um dos pioneiros no estudo do eletromagnetismo.

As unidades derivadas são as seguintes:

• Forçanewton (N)m kg

s ⁻² Pressão / estressepascal (Pa)m ⁻¹ kg s ⁻² Energia / trabalhojoule (J)m² kg s ⁻² Fluxo de energia / radiantewatt (W)m² kg s ⁻³ Carga elétricacoulomb (C)s A Potencial elétricovolt (V)m² kg s ⁻³ UMA ⁻¹ Capacitânciafarad (F)m ⁻²kg ⁻¹s⁴UMA² Resistência elétricaohm (Ω)m²kg s ⁻³UMA ⁻² Condutância elétricasiemens (S)m ⁻² kg ⁻¹ s³ UMA² Fluxo magnéticoweber (Wb)m² kg s ⁻²UMA ⁻¹ Densidade do fluxo magnéticotesla (T)kg s ⁻²UMA-¹ IndutânciaHenry (H)m²kg s ⁻²UMA ⁻² TemperaturaCelsius (° C)K

− 273.15 Fluxo luminosolúmen (lm)m²m ⁻²cd = cd Iluminância (lx)lux (lx)m²m ⁻⁴cd = m ⁻²CD Atividade radioativabecquerel (Bq)s ⁻¹ Dose absorvidacinza (Gy)m²s ⁻² Equivalente de dosesievert (Sv)m²s ⁻² Atividade catalíticakatal (kat)s ⁻¹ mol Ângulo planoradiano (rad)milímetros ⁻¹ = 1 Angulo solidoesteradiano (sr)m²m ⁻² = 1

Comparado ao sistema inglês, que é uma mistura de unidades criadas no mercado inglês, o sistema métrico é elegante, preciso e baseado em padrões físicos universais.

É um mistério por que o sistema inglês ainda está em uso nos Estados Unidos, especialmente considerando que O Congresso aprovou a Lei de Conversão Métrica em 1975 para coordenar o uso crescente do sistema métrico naquele país. Um Conselho Métrico foi estabelecido e as agências governamentais foram obrigadas a usar o sistema métrico. O problema é que a conversão foi voluntária para o público em geral, e a maioria das pessoas simplesmente ignorou o Conselho, que se desfez em 1982.

Pode-se dizer que a única razão para o uso continuado do sistema inglês nos Estados Unidos é a força do hábito. É um truísmo dizer que velhos hábitos são difíceis de morrer, mas dada a elegância do sistema métrico e o fato de que o mundo inteiro agora usa, é improvável que alguém usando o sistema inglês continue a fazê-lo por muito tempo mais tempo.

Mudar pode parecer assustador, mas o sistema métrico foi projetado por cientistas para ser fácil de usar e esse é um benefício que supera a adesão obstinada à tradição.