Especial: Unidades de Medida

Pode não parecer, mas a todo momento estamos medindo coisas, mas você já parou para pensar de onde surgiu isso tudo e como as cada unidade de medida básica surgiu?

O início da medição

Em épocas remotas, o homem utilizou processos simples, suficientes para a sua técnica primitiva. Mas, quando começou a medir? Começou provavelmente quando ainda nem falava, pois poderia medir ou comparar um peixe com outro, a saber, qual o maior ou o menor. Também seria do seu conhecimento que uma certa quantidade de alimento saciava sua fome. Obviamente, eram maneiras intuitivas de medir. A partir do momento em que o homem passou a viver em grupos e à proporção que esses aglomerados cresciam, a necessidade de medir aumentava ainda mais. As maneiras como mediam as grandezas eram bastante simples: usavam partes do próprio corpo, como o comprimento do pé, a largura da mão ou a grossura do dedo, o palmo e a passada. Utilizavam ainda uma vara ou um bastão. Com o surgimento das primeiras civilizações, tais processos não mais satisfaziam às necessidades dos homens, pois os mesmos sabiam constatar as diferenças daquelas partes para cada indivíduo. As construções de casas a navios, a divisão de terras e o comércio com outros povos exigiam medidas padrões, que fossem as mesmas em qualquer lugar. Assim, um mercador de tecidos da Babilônia poderia vender sua mercadoria em Jerusalém, usando uma vara padrão de tamanho aproximado ao da adotada lá.

O que é medida?

Nesse contexto, medida é a ação e o efeito de medir (comparar uma quantidade com a sua unidade ou algo não material com outra coisa; moderar as ações ou as palavras). Pode-se tratar, por conseguinte, do resultado de uma medição. Exemplos: “A mesa tem uma medida de oitenta centímetros de comprimento por cinquenta centímetros de largura”, “Gosto imenso deste móvel, mas, olhando para as suas medidas, não me parece que caiba na minha cozinha”, “Por favor, tira a medida desta mesa para ver quanto é vamos precisar de cortar”.

No nosso cotidiano, usamos várias dessas medidas para saber o tempo, ver distâncias, velocidade e muito mais, mas como são definidas essas medidas?

Comprimento – metro (m)

O metro foi estabelecido, inicialmente, igual a um décimo milionésimo da distância entre o Pólo Norte e o Equador, sobre um meridiano. Mas os instrumentos de precisão do século XVIII não eram tão perfeitos quanto os de hoje e, de alguma maneira, foi cometido um erro na medida. Quando os cientistas descobriram este erro, o comprimento do metro já estava tão difundido que permaneceu sem correção. Com a finalidade de tornar a unidade oficial mais precisa ficou definido a partir de 1983, na Conferência Geral de Pesos e Medidas que o metro passaria a ser o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299.792.458 de um segundo.

Comprimento – polegada (inch)

A polegada (ou inch, em inglês) é uma das unidades usuais do sistema de medições utilizado nos Estados Unidos. A palavra inglesa deriva do latim uncia, que significa “a duodécima parte” (ou “um doze avos”) e define bem a unidade de medida: uma polegada corresponde a 1/12 de um pé, ou seja, 2,54 centímetros.

Trocando os pés pelas mãos, no Brasil o nome da unidade faz referência à medida média da falange distal dos polegares – ou, em bom português, a extremidade do dedão da mão. E não é só aqui que o nome da unidade de medida está na ponta dos dedos: em língua catalã, chama-se polzada; em francês, pouce; em italiano, pollice; em sueco, tum; entre outros.

Tempo –  segundo (s)  

9.192.631.770 ciclos da radiação correspondente à transição entre dois níveis de energia do átomo césio 133 no seu estado fundamental. Ou, 1 segundo. Este é o padrão de medição do tempo adotado em 1967 pelo Sistema Internacional de Medidas, utilizado para registrar com precisão o tempo em relógios atômicos.

A marcação do tempo começou com os egípcios, por volta do ano 2000 a.C., mas, naquela época, a passagem era marcada tomando como base o movimento do sol e da lua – o que fazia com que a hora tivesse durações diferentes de acordo com a estação do ano. Gregos, persas e babilônicos aprimoraram o sistema, subdividindo o dia sexagesimalmente. Foi só bem depois disso que os cientistas perceberam que a rotação terrestre, usada até então como referência para divisão do tempo, era muito imprecisa. Definiu-se, então, o segundo como 1/31.556.925,9747 do tempo que a Terra levou para girar em torno do Sol a partir das 12 horas do dia 4 de janeiro de 1900.

Com o desenvolvimento dos relógios atômicos, a medição da transição entre dois níveis de energia de um átomo ou molécula tornou-se mais fácil, permitindo também que fosse possível medir o tempo com maior precisão. Assim, durante a 13ª Conferência Geral de Pesos e Medidas, em 1967, substituiu-se a definição antiga pela utilizada atualmente.

Massa –  quilograma (kg)

Em 7 de abril de 1795, na França, o grama foi definido como sendo igual à massa de um volume de água igual a um cubo com aresta da centésima parte do metro. O conceito de definir uma unidade de massa com base num determinado volume de água tinha surgido com o filósofo inglês John Wilkins em 1668.

Como as massas utilizadas pelo homem no seu cotidiano são relativamente maiores do que o grama, e uma vez que um padrão feito com base na água, que não apresenta a mesma densidade em todas as suas amostras, seria incômodo, a regulamentação comercial exigiu um método de definição de massa que mantivesse sua estabilidade e que pudesse ser reproduzido. Assim, o padrão de massa provisório foi feito com um artefato metálico mil vezes mais massivo que o grama, o quilograma.

Ao mesmo tempo, um projeto para determinar com precisão o quilograma foi encomendado. Embora a definição inicial tivesse decretado que a água deveria estar a 0 ºC, como sendo o seu ponto em que ela está mais estável, o químico francês Louis Lefèvre-Gineau e o naturalista italiano Giovanni Fabbroni, após vários anos de pesquisa, propuseram, em 1799, a redefinição do padrão para a temperatura de 4 °C, considerada a mais estável por ser o momento em que a água atinge a sua densidade máxima.^[Nesse mesmo ano, um protótipo de platina foi fabricado com o objetivo de ter a mesma massa de um decímetro cúbico de água a 4 °C. Ele foi formalmente aceito em 10 de dezembro de 1799 e este padrão perdurou por mais noventa anos.

Cientistas do Comitê que guarda o material vem estudando uma forma para mudar este referencial para obter-se maior precisão para um conceito de física que é imutável. A constante escolhida foi a de Planck que vem sendo re-calculada por vários pares de pesquisadores e a partir de 2018 dará nova definição da medida de quilograma.

O quilograma é a massa de repouso cuja energia corresponde à de exatos 299792458²/662606896)×10^-41 Hz. Essa definição implicaria o valor exato para a Constante de Planck de h = 6,626 068 96×10^-34 J.s. Esse valor é consistente com o valor de 2006 da CODATA de 6,626 068 96×10^-34 ± 0,000 000 33×10^-34 J s.

Corrente elétrica –  ampère (A)

Relativo à qualidade, o ampere “é atualmente definido em termos de uma corrente que, se mantida em dois condutores paralelos retilíneos de tamanhos e em posições específicas, irão produzir uma certa quantidade de força magnética entre os condutores”. Quantitativamente, um ampere é definido como a intensidade de uma corrente elétrica constante que produz uma força atrativa de 2 × 10⁻⁷ newton por metro de comprimento entre dois fios condutores paralelos, retilíneos, de comprimento infinito, de secção circular desprezível colocadas a um metro de distância entre si, no espaço livre.

Temperatura –  kelvin (K)

A escala kelvin foi proposta em 1854 por William Thomson, que escreveu em seu artigo, On an Absolute Thermometric Scale, a necessidade de uma escala em que “frio infinito” (zero absoluto) fosse o ponto nulo da escala. Thomson calculou que o zero absoluto é equivalente a -273ºC. Esta escala absoluta é conhecida hoje como a escala de temperatura termodinâmica kelvin.

Em 1954, a Resolução 3 da décima Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM) deu à Escala Kelvin sua definição moderna, designando o ponto triplo da água como seu segundo ponto de definição e atribuiu a sua temperatura exatamente 273,16 kelvin.

Em 1967/1968 Resolução 3 da 13 ª CGPM renomeou o incremento da unidade de temperatura termodinâmica ” kelvin “, símbolo K, substituindo ” grau kelvin ” , símbolo ° K. Além disso, considerou-se útil definir explicitamente a magnitude do incremento de unidade, a 13 ª CGPM também realizada na Resolução 4, que ” o kelvin, unidade de temperatura termodinâmica, é igual à fração 1/273.16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água “.

Em 2005, o Comité Internacional de Pesos e Medidas (CIPM), uma comissão do CGPM, afirmou que com o objectivo de delinear a temperatura do ponto triplo da água, a definição da escala de temperatura termodinâmica kelvin remete à água com uma composição isotópica especificada como Vienna Standard Mean Ocean Water.

Fontes

http://www.vonder.com.br/artigos/a-historia-dos-instrumentos-de-medi%C3%A7ao

 

http://www.fisica.net/unidades/pesos-e-medidas-historico.pdf

https://super.abril.com.br/blog/superlistas/conheca-a-origem-de-11-unidades-de-medida/