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Informações técnicas

Unidades físicas II-20

Definições das unidades derivadas das fundamentais do Sistema Internacional e outras não SI, mas de uso prático. Por via de regra, estas últimas devem ser evitadas, com exceção das que, ratificadas pela história e por outros motivos, virtualmente não deixarão de ser usadas. Exemplo: múltiplos sexagesimais do segundo (minuto, hora), etc.

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Temas diversos
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Iluminamento

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Lux (lx): iluminamento de uma superfície plana, de área igual a 1 metro quadrado, que recebe na direção perpendicular um fluxo luminoso uniformemente distribuído e igual a 1 lúmen.

Impulsão

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Newton segundo (N s): impulsão produzida por uma força constante e igual a 1 newton atuando sobre um corpo durante 1 segundo.

Indução magnética

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Tesla (T): Indução magnética de um campo magnético uniforme e invariável que, sobre um condutor retilíneo perpendicular à direção do campo e conduzindo uma corrente de intensidade invariável e igual a 1 ampère, exerce uma força igual a 1 newton por metro de comprimento desse condutor.

Também pode ser definida por: indução magnética de um campo magnético uniforme e invariável tal que, entre as extremidades de um condutor retilíneo que se desloca na direção perpendicular ao campo com velocidade constante e igual a 1 metro por segundo, se induz uma tensão constante e igual a 1 volt por metro de comprimento desse condutor.

Existe também a unidade gauss (G), equivalente a 10⁻⁴ T.

Indutância

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Henry (H): indutância de um elemento passivo de circuito, entre cujos terminais se induz uma tensão elétrica constante e igual a 1 volt, quando percorrido por uma corrente cuja intensidade varia uniformemente à razão de 1 ampère em cada segundo.

Intensidade de campo elétrico

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Volt por metro (V/m): Intensidade de um campo elétrico uniforme e invariável, no qual se verifica uma diferença de potencial igual a 1 volt, entre dois pontos situados à distância de 1 metro um do outro e na direção do campo.

Intensidade de campo magnético

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Ampère por metro (A/m): intensidade de um campo magnético uniforme e invariável, no qual se verifica uma força magnetomotriz invariável e igual a 1 ampère entre dois pontos situados à distância de 1 metro um do outro, na direção do campo.

A unidade também pode ser chamada ampère espira por metro, mas o símbolo não deve ser modificado.

Intensidade de corrente elétrica

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Ampère (A): unidade fundamental já definida na primeira página.

Nesta mesma unidade é medida a força magnetomotriz. No caso, é permitido usar o nome ampère-espira, mas o símbolo não deve ser alterado.

Intensidade energética

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Watt por esferorradiano (W/sr): intensidade energética de uma fonte que emite um fluxo de energia uniforme e igual a 1 watt, de mesmo valor em todas as direções, no interior de um ângulo sólido igual a 1 esferorradiano.

Intensidade luminosa

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Candela (cd): unidade fundamental já definida na primeira página.

Intervalo de freqüência

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Oitava: intervalo de duas freqüências cuja relação é igual a 2.

Seja um intervalo onde f₁ é a freqüência inferior e f₂ a superior. Então o número de oitavas desse intervalo é dado por log₂ (f₂/ f₁).

Luminância

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Candela por metro quadrado (cd/m²): luminância, em uma direção determinada, de uma fonte com área emissiva igual a 1 metro quadrado e cuja intensidade luminosa na mesma direção é igual a 1 candela.

Luminância energética

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Watt por esferorradiano e por metro quadrado (W / sr m²): luminância energética, em uma direção determinada, de uma fonte superficial de intensidade energética igual a 1 watt por esferorradiano por metro quadrado de sua área projetada sobre um plano perpendicular à direção considerada.

Massa

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Quilograma (kg): unidade fundamental já definida na primeira página. Notar que é a única unidade fundamental referida a um protótipo e não a uma propriedade física. Talvez a razão para isso seja a possibilidade de se comparar massas com grande precisão e, assim, protótipos podem ser repetidos de forma quase idêntica. Mas há estudos para mudar.

Em joalheria o quilate (200 mg) é amplamente usado e parece que deve continuar por muito tempo.

Massa específica

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Quilograma por metro cúbico (kg/m³): massa específica de um corpo homogêneo, do qual um volume igual a 1 metro cúbico tem massa igual a 1 quilograma.

Também são usuais unidades com múltiplos ou submúltiplos, como tonelada por metro cúbico, quilograma por litro, grama por centímetro cúbico, etc. Mas a especificação com a mesma unidade facilita a comparação. Este site procura usar somente kg/m³.

Momento cinético

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Quilograma metro quadrado por segundo (kg m² / s): momento cinético, em relação a um eixo, de um corpo que gira em torno desse eixo com velocidade angular uniforme e igual a 1 radiano por segundo e cujo momento de inércia em relação ao mesmo eixo é igual a 1 quilograma metro quadrado.

Momento de força

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Metro newton (m N): momento de uma força constante e igual a 1 newton em relação a um ponto situado a 1 metro de distância de sua linha de ação.

Momento de força e trabalho são grandezas de idênticas dimensões. Para a distinção, é usual mas não obrigatório escrever m N para momento de força e N m para trabalho.

Momento de inércia

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Quilograma metro quadrado (kg m²): momento de inércia, em relação a um eixo, de um ponto material de massa igual a 1 quilograma situado a 1 metro de distância do referido eixo.

Nível de audibilidade

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Fon (fon): nível de audibilidade de um som que, em ensaio de caráter psico-físico normalizado, é igualmente audível a um som de freqüência igual a 1000 hertz e de nível de intensidade sonora igual a 1 decibel.

Nível de potência

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Bel (B): unidade de uma escala numérica cujos valores são dados pelo logaritmo decimal da relação entre o valor considerado de uma potência e um valor de potência tomado como referência.

Na prática é usado única e exclusivamente o submúltiplo decibel dB.

Potência

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Watt (W): potência desenvolvida quando se realiza contínua e uniformemente um trabalho igual a 1 joule em cada segundo.

O quilograma força metro por segundo (kgf m/s) não é muito usado, mas define o cavalo vapor (cv), ou seja, 1 cv = 75 kgf m/s. Assim 1 cv ≈ 735,55 W. O cavalo vapor é usado para indicar potência de motores, mas deveria ser evitado. Melhor usar watt e seus múltiplos. O inglês horse power (HP) equivale a 745,7 W.

Outro desvio ocorre na especificação de potência térmica para equipamentos de refrigeração e carga térmica. São comuns o Btu por hora (Btu/h ≈ 0,293 W) e a tonelada de refrigeração (TR = 12000 Btu/h). Esta última equivale à potência térmica necessária para fundir uma tonelada de gelo em 24 horas (mas atenção: a tonelada refere-se à tonelada curta de lá, equivalente a 2000 libras). O melhor é evitar tudo isso e especificar em watts ou seus múltiplos.

Pressão

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Newton por metro quadrado (N/m²) ou pascal (Pa): pressão exercida por uma força constante e igual a 1 newton uniformemente distribuída sobre uma superfície plana, de área igual a 1 metro quadrado e perpendicular à direção da força. A tensão mecânica é medida na mesma unidade.

Outras unidades de uso comum

bar = 100000 N/m².
quilograma força por centímetro quadrado (kgf/cm²) = 98066,5 N/m².
atmosfera (atm) = 101 325 N/m². Por convenção, corresponde à pressão normal da atmosfera.
metro de água (mH₂O) = 9,80665 N/m². Corresponde à pressão exercida por uma coluna de 1 metro de água pura a 4ºC sob pressão de 1 atmosfera e aceleração normal da gravidade. Às vezes, é simbolizado por mca (metro de coluna d'água).
milímetro de mercúrio (mmHg) ou torr = 133,322 N/m². Corresponde à pressão exercida por uma coluna de 1 mm de mercúrio em condições normais. Portanto, 1 atm = 760 mmHg.

Para trabalhos sem grandes exigências de precisão, são usuais as aproximações:

1 atm ≈ 1 bar ≈ 1 kgf/cm² ≈ 10 mH₂O.

Algumas vezes, pressões são especificadas em valores relativos à pressão atmosférica, ou seja, uma pressão relativa de 0 atm significa uma pressão real ou absoluta de 1 atm, uma pressão relativa de 1 atm significa 2 atm absolutos e assim por diante. Para evitar erros, é importante saber qual a referência adotada. Para a unidade ainda em uso nos Estados Unidos psi (pounds per square inch - libra por polegada quadrada), é usual simbolizar a pressão relativa com psig (pounds per square inch gauge) e a absoluta com psia (pounds per square inch absolute).

Quantidade de eletricidade

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Coulomb (C): quantidade de eletricidade (ou carga elétrica) que atravessa durante 1 segundo uma seção transversal qualquer de um condutor percorrido por uma corrente de intensidade invariável e igual a 1 ampère.

Quantidade de luz

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Lúmen segundo (lm s): quantidade de luz, durante 1 segundo, de um fluxo luminoso uniforme e igual a 1 lúmen.

Relutância

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Ampère por weber (A/Wb): relutância de um meio homogêneo e isótropo, tal que uma força magnetomotriz invariável e igual a 1 ampère produz um fluxo magnético uniforme e igual a 1 weber.

A unidade pode ser chamada ampère espira por metro, mas o símbolo não deve ser alterado.

Resistência elétrica

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Ohm (Ω): resistência elétrica de um elemento passivo de circuito, tal que uma diferença de potencial constante e igual a 1 volt, aplicada aos seus terminais, faz circular nesse elemento uma corrente de intensidade invariável e igual a 1 ampère.

Nesta mesma unidade é medida a impedância e a reatância de circuitos de corrente alternada.

Resistividade

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Ohm metro (Ω m): resistividade de um material homogêneo e isótropo, do qual um cubo cuja aresta mede 1 metro de comprimento apresenta uma resistência elétrica igual a 1 ohm entre faces opostas.

Resistividade de massa

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Ohm quilograma por metro quadrado (Ω kg/m²): resistividade de massa de um material homogêneo e isótropo, do qual um corpo de seção transversal uniforme, tendo comprimento igual a 1 metro e massa igual a 1 quilograma, apresenta entre suas extremidades uma resistência elétrica igual a 1 ohm.

Temperatura termodinâmica

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Kelvin (K): unidade fundamental já definida na primeira página. Também chamada temperatura absoluta ou temperatura Kelvin.

Grau Celsius (ºC) é a unidade da escala prática de temperatura. Tem como referências os pontos de fusão (0ºC) e de ebulição (100ºC) da água pura a 1 atm. E as relação com Kelvin é dada por:
C = K − 273,15.

Grau Fahrenheit (F) é a escala prática não SI inglesa e americana. Tem como referências os pontos de fusão (32 F) e de ebulição (212 F) da água pura a 1 atm. E a relação com grau Celsius é dada por: C = (F − 32) / 1,8.

Grau Rankine (R) é a escala absoluta companheira do grau Fahrenheit e a relação entre as duas é dada por: F = R − 459,67.

Tempo

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Segundo (s): unidade fundamental já definida na primeira página.

Os múltiplos não decimais minuto (min = 60 s), hora (h = 60 min), dia (d = 24 h) e demais (mês, trimestre, ano, etc) estão fortemente enraizados por razões históricas, astronômicas e outras. Dá para supor que dificilmente deixarão de ser usados. A astronomia também pode ter suas próprias unidades.

Tensão elétrica

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Volt (V): tensão elétrica existente entre duas seções transversais de um condutor percorrido por uma corrente de intensidade invariável e igual a 1 ampère, quando a potência dissipada entre essas duas seções é igual a 1 watt.

Na mesma unidade são medidas a diferença de potencial elétrico e a força eletromotriz.

Tensão superficial

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Newton por metro (N/m): tensão superficial de um líquido em cuja superfície atua, perpendicularmente a uma direção qualquer, uma força uniformemente distribuída e igual a 1 newton, por metro de comprimento medido nessa direção.

Vazão

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Metro cúbico por segundo (m³/s): vazão de um fluido que se escoa em regime permanente através de uma seção transversal do conduto à razão de 1 metro cúbico em cada segundo.

Outras unidades comuns são o litro por segundo (l/s), o metro cúbico por hora (m³/h).

Velocidade

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Metro por segundo (m/s): velocidade de um móvel que, animado de um movimento retilíneo uniforme, percorre uma distância igual a 1 metro em cada segundo.

O quilômetro por hora (km/h) é amplamente usado no dia-a-dia. Na atividade náutica é padrão a milha náutica por hora ou nó (1,852 km/h).

Velocidade angular

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Radiano por segundo (rad/s): velocidade angular de um móvel que, animado de um movimento de rotação uniforme, gira de um ângulo igual a 1 radiano em cada segundo.

Na prática é bastante usada a rotação por minuto (rpm), equivalente a π/30 rad/s.

Viscosidade cinemática

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Metro quadrado por segundo (m²/s): viscosidade cinemática de um fluido cuja viscosidade dinâmica é igual a 1 newton segundo por metro quadrado e cuja massa específica é igual a 1 quilograma por metro cúbico. A unidade stoke (St) equivale a 10⁻⁴ m²/s.

Viscosidade dinâmica

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Newton segundo por metro quadrado (N s / m²): viscosidade dinâmica de um fluido tal que, sob uma tensão tangencial constante e igual a 1 newton por metro quadrado, a velocidade adquirida pelo fluido diminui à razão de 1 metro por segundo por metro de afastamento na direção perpendicular ao plano de deslizamento. Esta unidade também pode ser chamada poiseuille (PI). A obsoleta poise equivale a 10⁻¹ N s / m².

Volume

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Metro cúbico (m³): volume de um cubo cuja aresta tem comprimento igual a 1 metro.

O litro (l) equivale ao decímetro cúbico, mas deve ser evitado em trabalhos científicos.

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