Quais são as 7 grandezas básicas do SI?

As Sete Grandezas Fundamentais do Sistema Internacional de Unidades (SI): Uma Exploração Essencial

O Sistema Internacional de Unidades (SI), adotado globalmente para garantir a consistência e a comunicação precisa em ciência, tecnologia e comércio, se baseia em sete grandezas físicas fundamentais. Essas grandezas são consideradas independentes entre si e, a partir delas, todas as outras unidades físicas podem ser derivadas. Compreender essas grandezas é fundamental para a compreensão da própria estrutura da física e das diversas áreas do conhecimento que a utilizam.

Vamos explorar cada uma das sete grandezas fundamentais do SI:

1. Comprimento (metro, m): A unidade fundamental de comprimento, o metro, inicialmente definido com base em um protótipo físico (o padrão internacional do metro), atualmente é definido de forma mais precisa pela velocidade da luz no vácuo. Especificamente, um metro é o comprimento percorrido pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 de um segundo. Essa definição permite uma precisão extraordinária e replicabilidade global.

2. Tempo (segundo, s): O segundo, a unidade fundamental de tempo, é definido com base na transição entre dois níveis de energia do átomo de césio-133. Este método, utilizando relógios atômicos, oferece uma precisão sem precedentes na medição do tempo, crucial para diversas aplicações, desde a navegação por GPS até experimentos científicos de alta precisão.

3. Corrente elétrica (ampère, A): O ampère, unidade de corrente elétrica, representa a intensidade de corrente constante que, mantida em dois condutores paralelos, retilíneos, de comprimento infinito, de seção circular desprezível, e separados por uma distância de 1 metro no vácuo, produziria entre estes condutores uma força igual a 2 x 10⁻⁷ newton por metro de comprimento. Esta definição, apesar de complexa, é baseada em efeitos eletromagnéticos fundamentais.

4. Temperatura termodinâmica (kelvin, K): O kelvin, a unidade de temperatura termodinâmica, é definido com base no ponto triplo da água, que é a temperatura e pressão em que a água existe simultaneamente nos três estados (sólido, líquido e gasoso). O ponto triplo da água define um valor exato de 273,16 K. O zero absoluto (0 K) representa a ausência completa de energia térmica.

5. Massa (quilograma, kg): O quilograma, a unidade de massa, é definido com base na constante de Planck (h), que é uma constante fundamental na mecânica quântica. Anteriormente definido por um protótipo físico (o quilograma-padrão), a nova definição, baseada em constantes fundamentais, garante uma maior estabilidade e acessibilidade, eliminando as incertezas associadas ao protótipo físico.

6. Intensidade luminosa (candela, cd): A candela, a unidade de intensidade luminosa, representa a intensidade luminosa, numa dada direção, de uma fonte que emite radiação monocromática de frequência 540 × 10¹² hertz e cuja intensidade radiante nessa direção é 1/683 watts por esterradiano. Essa definição relaciona a intensidade luminosa com a potência radiante em uma determinada frequência.

7. Quantidade de substância (mol, mol): O mol, a unidade de quantidade de substância, é definido como exatamente 6,022 140 76 × 10²³ entidades elementares. Essas entidades podem ser átomos, moléculas, íons, elétrons, ou outras partículas ou grupos específicos de partículas. O número 6,022 140 76 × 10²³ é conhecido como número de Avogadro.

Em resumo, as sete grandezas fundamentais do SI são a base para todas as demais unidades de medida, fornecendo um sistema coerente e universal para a quantificação das propriedades físicas do mundo que nos rodeia. Compreender suas definições e suas relações é crucial para qualquer profissional ou estudante que trabalhe com ciências ou engenharias.