Peso e Unidades de Medida SI: Conceitos e Aplicações

Peso Segundo a Equação 2 quaisquer duas partículas ou corpos possuem uma força de atração mútua gravitação agindo entre eles Entretanto no caso de uma partícula localizada sobre ou próxima à superfície da Terra a única força da gravidade com intensidade considerável é aquela entre a Terra e a partícula Consequentemente essa força denominada peso será a única força da gravidade considerada em nosso estudo da mecânica Pela Equação 12 podemos desenvolver uma expressão aproximada para encontrar o peso W de uma partícula com uma massa m m Se considerarmos a Terra uma esfera sem rotação de densidade constante e tendo uma massa m2 M e ser r é a distância entre o centro da Terra e a partícula temos W 0 MG r2 Adotando g GMr2 resulta W mg Por comparação com F ma podemos ver que é a aceleração devido à gravidade Como ela depende de r então o peso de um corpo não é uma quantidade absoluta Em vez disso sua intensidade é determinada onde a medição foi feita Para a maioria dos cálculos de engenharia no entanto g é determinada ao nível do mar e na latitude de 45 que é considerado o local padrão Unidades de medida As quatro quantidades básicas comprimento tempo massa e força não são todas independentes umas das outras na verdade elas estão relacionadas pela segunda lei do movimento de Newton F ma Por essa razão as unidades usadas para medir essas quantidades não podem ser todas selecionadas arbitrariamente A igualdade F ma é mantida apenas se três das quatro unidades chamadas unidades básicas estiverem definidas e a quarta unidade for então derivada da equação Unidades SI O Sistema Internacional de Unidades abreviado como SI do francês Système International dUnités é uma versão moderna do sistema métrico que recebeu aceitação mundial Como mostra a Tabela 11 o sistema SI define o comprimento em metros m o tempo em segundos s e a massa em quilogramas kg A unidade de força chamada newton N é derivada de F ma Portanto 1 newton é igual à força necessária para fornecer 1 quilograma de massa a uma aceleração de 1 ms² N kg ms² Nome Distância Tempo Massa Força Sistema Internacional de Unidades Metro Segundo Quilograma Newton SI m s kg N kg ms² Unidade derivada Se o peso de um corpo localizado no local padrão for determinado em newtons então a Equação 13 deve ser aplicada Nessa equação as medidas fornecem g 980665 ms² entretanto para cálculos será usado o valor g 981 ms² Assim W mg g 981 ms² Logo um corpo de massa 1 kg possui um peso de 981 N um corpo de 2 kg pesa 1962 N e assim por diante Figura 12 Sistema internacional de unidades O Sistema Internacional de Unidades SI será bastante usado neste livro visto que ele deve se tornar o padrão de medida mundial Portanto apresentaremos agora algumas das regras para o seu uso e terminologias relevantes a mecânica para engenharia Prefixo Quando uma quantidade numérica é muito grande ou muito pequena as unidades usadas para definir seu tamanho podem ser modificadas usando um prefixo Alguns dos prefixos usados no SI são mostrados na Tabela 12 Cada um representa um múltiplo ou submúltiplo de uma unidade que se aplicada sucessivamente move o ponto decimal de uma quantidade numérica a cada três casas decimais Por exemplo 4000000 N 4 000 kN quilo newtons 4 MN mega newtons ou 0005 m 5 mm milímetros Observe que o sistema SI não inclui o múltiplo deca 10 ou o submúltiplo centi 001 que fazem parte do sistema métrico Exceto para algumas medidas de volume e área o uso desses prefixos deve ser evitado na ciência e na engenharia Prefixos TABELA 12 Forma exponencial Prefixo Símbolo SI Abreviaturas 1000000000 109 giga G 1000000 106 mega M 1000 103 quilo k Submúltiplos 0001 103 mili m 0000001 106 micro u 0000000001 109 nano n Regras para uso As regras importantes a seguir descrevem o uso apropriado dos vários símbolos do SI Quantidades definidas por diversas unidades que são múltiplas umas das outras são separadas por um ponto para evitar confusão com a notação do expoente O quilograma é a única unidade básica que é definida com prefixo