Sr. Atalho do "Gimme Shelter do Discovery Channel, "explica por que ele é um grande fã do sistema métrico. Discovery Antes de haver cadeias de abastecimento globais e acordos comerciais, conveniência era a maior prioridade quando se tratava de medição. Na maioria dos casos, as pessoas não tinham acesso a dispositivos de medição sofisticados, então eles dependiam de partes do corpo, que eram fáceis de transportar e ofereceram resultados um tanto consistentes. Por exemplo, a largura do polegar de um homem é de cerca de uma polegada ("polegar" e "polegada" são intercambiáveis em muitas línguas).
Este bruto, sistema informal funcionou bem por muitos anos, mas começou a se desintegrar à medida que os clãs se transformaram em tribos e as tribos se transformaram em nações. À medida que as civilizações se expandiram, seus sistemas conflitantes de medição criaram confusão e interferiram no comércio. Na França, a situação havia se tornado particularmente caótica na época em que a Revolução Francesa começou em 1789. Medidas de comprimento, o volume e a massa diferiam de uma cidade para outra. Muitas pessoas acreditaram que o sistema usado em Paris, com base em unidades que datam de Carlos Magno, deve ser imposto a todo o país, mas as guildas e nobres lutaram contra o esforço. Com o governo francês à beira de um colapso financeiro, O rei Luís XVI convocou os Estates General - uma assembleia composta por representantes das várias classes do país - para arrecadar novos impostos. Em última análise, a sessão legislativa se mostrou mais frutífera, levando à formação da Assembleia Nacional, uma nova constituição e uma nova forma de medir as coisas.
Os franceses chamaram o novo sistema de medição Metrique , um termo derivado da palavra metro , ou metro - uma medida fundamental de comprimento definida como um décimo milionésimo de um quarto do meridiano da Terra passando por Paris. Os desenvolvedores desse novo sistema de medição acreditavam que seu trabalho seria uma "empresa cujo resultado algum dia pertenceria ao mundo inteiro" [fonte:Nelson]. Eles estavam certos, claro, pois o sistema métrico hoje foi adotado por quase todos os países do planeta. A única resistência parcial significativa são os Estados Unidos, cujos cidadãos cumprimentam medidores, litros e quilogramas com leve suspeita e, em alguns casos, perplexidade. O que muitas pessoas não percebem é que os EUA têm sido um forte defensor do sistema métrico desde a Guerra Civil e que as unidades do sistema polegada-libra são definidas exclusivamente em termos de medidas métricas.
Antes de mergulharmos nas minúcias da métrica, vamos elaborar um pouco mais sobre a história do sistema de medição do mundo e como ele assumiu sua forma moderna, a Système International d'Unités -- a Sistema Internacional de Unidades , ou SI .
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Ei, apenas no caso de você não saber o comprimento do medidor padrão, vamos postar na parede aqui para você, Sr. francês do século 18. Agora use - ou então! Arquivo de História Universal / Imagens Getty O sistema métrico moderno pode traçar suas raízes até Gabriel Mouton, o vigário da Igreja de São Paulo em Lyon, França, e um notável astrônomo e matemático. Em 1670, Mouton concebeu um sistema de medição baseado na duração de um minuto de longitude (lembre-se que existem 60 minutos em cada grau de longitude e latitude). Esta unidade de comprimento, ele propôs ainda, deve ser baseado na aritmética decimal, ou em potências de dez. Ele também recomendou o uso de prefixos para tornar as convenções de nomenclatura menos arbitrárias.
Cientistas franceses continuaram a modificar e refinar as idéias de Mouton, mas eles nunca foram formalmente codificados até a Revolução Francesa. Após a sua criação em 1790, a Assembleia Nacional solicitou à Academia Francesa de Ciências que "deduzisse um padrão invariável para todas as medidas e todos os pesos". A academia, por sua vez, nomeou uma comissão para desenvolver o sistema, com a estipulação de que a solução final deve ser ao mesmo tempo simples, ainda científico. Pegando emprestado de Mouton, a comissão estabeleceu três princípios básicos:
A comissão chamou a unidade de comprimento de "metro" ("metro" nos EUA), depois da palavra grega metron , que significa "medir". Em seguida, veio a tarefa de determinar o comprimento exato de um metro. Isso caiu para dois homens, Pierre Mechain e Jean Delambre, que passou seis anos medindo a distância no meridiano de Barcelona, Espanha, para Dunquerque, no norte da França. A pesquisa resultou em um valor para o metro igual a "uma décima milionésima parte de um quadrante meridional da Terra". Outras unidades vieram do medidor precisamente definido. Por exemplo, o grama foi igualado à massa de um centímetro cúbico de água pura na temperatura de sua densidade máxima; o litro foi igualado ao volume de um cubo de 10 centímetros (4 polegadas) de lado.
Esta foi a primeira encarnação do sistema métrico, que a França adotou oficialmente em 1795. Quatro anos depois, os cientistas criaram padrões para o metro e o quilograma de platina. Esses, também, foram oficialmente reconhecidos pelo governo francês e armazenados em um local seguro para que as cópias pudessem ser feitas quando necessário.
Próximo, o sistema métrico conquista o mundo inteiro.
Boa, o velho Napoleão, o general famoso por espalhar a guerra e o sistema métrico onde quer que seus pezinhos marchassem. Arquivo Hulton / Imagens Getty Graças à conquista da Europa por Napoleão no início do século 19, outros países adotaram - alguns com mais relutância do que outros - o sistema métrico como seu sistema nacional de medição.
Em 1875, uma assembleia especial em Paris reuniu representantes de 17 nações, incluindo os EUA. Essas nações estiveram ocupadas durante a assembleia, assinando o Tratado do Metro e criando o Bureau Internacional de Pesos e Medidas, um Comitê Internacional de Pesos e Medidas para administrar o bureau e a Conferência Geral sobre Pesos e Medidas para considerar e adotar mudanças. O tratado também determinou que um laboratório fosse mantido em Sèvres, por Paris, para abrigar padrões métricos internacionais e permitir que esses padrões sejam distribuídos a cada nação ratificadora. Os EUA receberam suas cópias do Medidor Internacional de Protótipo e do Quilograma de Protótipo Internacional em 1890.
Em 1954, a 10ª Conferência Geral sobre Pesos e Medidas iniciou um redesenho do sistema métrico para melhor acomodar as necessidades das comunidades científicas e técnicas. A revisão estabeleceu sete unidades básicas e definições simplificadas de unidades métricas, símbolos e terminologia. O trabalho estendeu-se até a 11ª Conferência, e em 1960, os membros da conferência ratificaram e aprovaram o novo sistema, chamando-o de Sistema Internacional de Unidades, ou SI para abreviar.
O Sistema Internacional de Unidades é a forma moderna do sistema métrico, e embora os dois nomes sejam usados alternadamente, SI é tecnicamente mais preciso. A seguir, veremos os blocos de construção do SI - as sete unidades básicas.
As unidades de base SI © HowStuffWorks.com Antes de mergulharmos nas unidades fundamentais do SI, vamos rever a medição como um conceito. Quando você mede algo, você usa um instrumento ou dispositivo para determinar alguma quantidade física de um objeto. Por exemplo, você usa uma régua para medir o comprimento, uma escala para medir a massa e um termômetro para medir a temperatura. Cada um desses instrumentos vem marcado em unidades padrão para garantir que a medição de um observador corresponda à de outro observador. Em teoria, cada unidade padrão traçaria sua linhagem de volta a um único protótipo - o exemplo arquetípico dessa unidade particular.
Em versões anteriores do sistema métrico, os protótipos eram objetos físicos, como um medidor padrão ou uma barra de quilograma padrão. Quando a Conferência Geral de Pesos e Medidas renovou o sistema métrico em 1960, substituiu unidades baseadas em objetos físicos por descrições físicas das unidades baseadas em propriedades estáveis do universo. Na verdade, a única unidade ainda definida por um objeto é o quilograma. (O Quilograma Protótipo Internacional é um cilindro brilhante feito de platina e irídio, armazenado em um frasco hermético em Sèvres.)
Com aquilo em mente, vamos apresentar as sete unidades básicas do SI. A tabela lista cada unidade, a quantidade física que a unidade mede e o padrão no qual a unidade se baseia, conforme definido pelo Bureau Internacional de Pesos e Medidas.
Se você não entender completamente a definição de cada padrão, não se preocupe. Em vez de tentar imaginar dois condutores paralelos retos de comprimento infinito ou um átomo de césio-133 vacilando entre dois níveis hiperfinos de seu estado fundamental, lembre-se disso:as unidades SI fundamentais (exceto o quilograma) são baseadas em propriedades imutáveis do universo, e eles são mutuamente independentes. Todas as outras unidades no sistema métrico moderno vêm multiplicando ou dividindo essas unidades básicas. Veremos isso mais detalhadamente na próxima seção.
As unidades SI fundamentais cobrem todas as necessidades básicas de medição. Tem vezes, Contudo, quando é necessário relacionar as medidas matematicamente. Por exemplo, digamos que você mede o comprimento de um campo de futebol e descobre que ele tem 120 metros (394 pés) de comprimento. Em seguida, você determina que sua largura seja de 90 metros (295 pés). Se você quiser encontrar a área do campo, você precisaria multiplicar seu comprimento por sua largura. Mas você não apenas multiplica os números na frente das unidades; você multiplica as unidades, também. Então, a matemática ficaria assim:
área =comprimento × largura =120 m × 90 m =10, 800 m 2
Observe que a unidade final é um metro vezes um metro, o que resulta em o quê metrologistas , ou especialistas em medição, chame um metro quadrado .
Agora, digamos que você tenha um cubo medindo 1 metro de cada lado. Se você quiser encontrar o volume do cubo, você precisaria multiplicar três dimensões - comprimento, largura e altura. Aqui está a matemática:
volume =comprimento × largura × altura =1 m × 1 m × 1 m =1 m 3 =m 3
Observe novamente que a unidade base é multiplicada junto com o fator numérico. Nesse caso, é um metro vezes um metro vezes um metro, resultando em um metro cúbico . Observe também que quando o fator numérico é 1, você pode retirar o número e simplesmente mostrar a unidade. Metrologistas chamam isso de unidade coerente .
A tabela lista algumas das unidades derivadas mais comuns. © HowStuffWorks.com Área e volume são unidades derivadas porque eles são definidos em termos de uma unidade de base do SI e uma equação de quantidade específica. A tabela lista algumas das unidades derivadas mais comuns.
Algumas das unidades derivadas de SI mais importantes © HowStuffWorks.com Algumas unidades derivadas são significativas o suficiente para ganhar nomes e símbolos SI especiais. A força serve como um ótimo exemplo. Isaac Newton definiu força como a massa de um objeto vezes sua aceleração. Quando você multiplica essas duas quantidades, você obtém uma unidade derivada de quilograma metro por segundo ao quadrado (kg-m / s 2 ) Porque kg-m / s 2 é um pouco complicado e porque a força é uma quantidade tão importante na física, Os figurões do SI decidiram chamar a unidade derivada de Newton , em homenagem a Sir Isaac. Em tudo, existem 22 unidades SI derivadas com nomes e símbolos especiais. Alguns dos mais importantes aparecem na tabela a seguir.
Finalmente, é importante saber que algumas unidades não fazem parte oficialmente do sistema métrico, mas aparecem com frequência. Como tal, o SI aceita essas unidades para uso com sua família de medidas. Algumas das quantidades de tempo comuns - o minuto, hora e dia - se enquadram nesta categoria, assim como a tonelada métrica e a unidade astronômica. Todas essas unidades, Contudo, pode ser definido de acordo com as unidades de base do SI. Por exemplo, um dia é 86, 400 segundos. E um unidade astronômica ( AU ) - uma unidade de comprimento igual à distância média entre a Terra e o sol - é 1,495978 × 10 11 metros.
Claro, uma unidade base pode ser muito grande ou muito pequena para descrever um objeto adequadamente. No SI, tornar as unidades maiores e menores não requer nada mais do que adicionar um prefixo. Abordaremos isso na próxima página.
Como já martelamos em casa até agora, cada quantidade física - comprimento, massa, volume e assim por diante - é representado por uma unidade SI específica. As vezes, no entanto, as unidades básicas têm limitações quando são usadas para medir objetos muito pequenos ou muito grandes. Por exemplo, digamos que você queira medir o comprimento de uma formiga. Expresso na unidade de base SI, o comprimento de uma formiga é 0,003 metros. Agora imagine expressar a largura de um cabelo humano ou de um átomo em metros:seus números se tornariam cada vez menores - e cada vez mais incômodos. O mesmo se aplica a grandes medidas. A distância entre a cidade de Nova York e Los Angeles é 4, 493, 288 metros, outro número pesado.
Prefixos SI © HowStuffWorks.com Para contornar esse problema, a Conferência Geral sobre Pesos e Medidas adotou uma série de nomes de prefixo e símbolos para designar os múltiplos e submúltiplos decimais das unidades SI. Em 1960, prefixos suficientes existiam para cobrir múltiplos variando de 10 12 a 10 -12 . Mas ao longo dos anos, novos prefixos entraram no sistema para acomodar valores cada vez maiores e menores. A tabela a seguir lista alguns dos nomes de prefixo e símbolos aprovados.
Agora podemos voltar aos nossos exemplos para ver a vantagem de usar um sistema de prefixo baseado em potências de 10. O comprimento de uma formiga pode ser 0,003 metros, mas é muito mais prático descrever algo tão pequeno em milímetros. Para converter metros em milímetros, você simplesmente multiplica o comprimento por 1, 000, ou mova o ponto decimal para os três espaços à direita. Isso nos diz que uma formiga está a 3 milímetros (3 mm) de sua cabeça ao abdômen. E a nossa viagem entre Nova York e Los Angeles? Seria muito melhor medir uma distância tão grande em quilômetros. Para converter metros em quilômetros, você simplesmente divide a distância por 1, 000, ou mova o decimal para os três espaços à esquerda. Isso torna sua distância final 4, 493 quilômetros (4, 493 km).
Todos os prefixos operam de maneira semelhante. A única bola curva com a qual você precisa se preocupar é o quilograma, a única unidade de base SI cujo nome e símbolo incluem um prefixo. Você pode ficar tentado a adicionar um prefixo ao quilograma (microquilograma, por exemplo), mas isso seria incorreto. Em vez de, você deve anexar nomes de prefixo ao nome da unidade "grama" para representar valores maiores e menores da massa de um objeto. Então, por exemplo, 10 -6 quilogramas seria igual a 1 miligrama (1 mg).
Armado com as unidades SI e prefixos, você tem tudo de que precisa para começar a medir métricas. Na verdade, a maior parte do mundo vem fazendo isso há décadas. A seguir, vamos descobrir por que as nações abraçaram com entusiasmo o sistema métrico moderno e o que pode acontecer quando um país (sim, estamos olhando para você, América) não consegue fazer a mudança.
Se fazer um tour pelas unidades e prefixos SI não o convenceu das vantagens do sistema métrico, em seguida, faça este exercício:converta 5 milhas em polegadas. Rápido. Na sua cabeça. Mesmo que você se lembre de quantos pés existem em uma milha (5, 280) e quantas polegadas tem um pé (12), você ainda tem alguma aritmética complexa para fazer. Aqui está a aparência da matemática:
(5 milhas) (5, 280 pés / 1 milha) (12 polegadas / 1 pé) =316, 800 polegadas
O sistema métrico torna a vida muito mais fácil. Uma conversão semelhante seria descobrir quantos centímetros existem em 5 quilômetros. Um quilômetro é 10 3 metros; um centímetro é 10 -2 metros. Para fazer a conversão, você simplesmente move a vírgula decimal cinco vezes para a direita:
5 quilômetros =5, 000 metros =500, 000 centímetros
Veja por que as unidades SI são mais fáceis?
Por causa de sua elegância e simplicidade, o Sistema Internacional de Unidades pode ser encontrado em todo o mundo. Os Estados Unidos são a única nação industrializada que ainda se apega a suas medidas de legado e, como resultado, luta com uma gama confusa de unidades não relacionadas. Claro, fatores de custo que explicam porque os EUA têm demorado a adotar o sistema métrico. Como um exemplo, considere o programa do ônibus espacial da NASA, que ainda segue o sistema de medição polegada-libra. Os engenheiros da NASA relataram recentemente que converter os desenhos relevantes, software e documentação para unidades SI custariam um total de $ 370 milhões - um grande pedaço de mudança, até mesmo para uma agência governamental que gasta facilmente US $ 760 milhões para colocar um ônibus espacial no ar [fonte:Marks].
Claro, não converter acarreta seus próprios riscos financeiros. Veja a NASA novamente. Em 1999, a agência espacial perdeu sua sonda Mars Climate Orbiter de US $ 125 milhões quando uma unidade incompatível causou um defeito [fonte:Marks]. A incompatibilidade ocorreu porque seu sistema de controle de atitude usava unidades imperiais, mas seu software de navegação usava unidades SI. Como resultado, a sonda balançou muito perto do planeta, superaquecido e, em seguida, deixou de funcionar corretamente. Agora é um pedaço de lixo espacial de um milhão de dólares, graças ao compromisso lento da América com a SI.
Muitas empresas dos EUA prestaram atenção a esses contos de advertência. John Deere, Proctor &Gamble, Kodak, A Ingersoll-Rand e várias outras empresas converteram todas ou algumas de suas operações para usar unidades SI. Isso significa que suas fábricas e cadeias de suprimentos no exterior usam o mesmo sistema de medição - e as mesmas peças - que suas contrapartes americanas. Isso pode parecer insignificante, mas a economia pode ser significativa. As reduções de custos vêm de duas fontes principais:aumentos na produtividade resultantes do uso de um sistema de medição baseado em decimal e a capacidade de competir com mais eficácia nos mercados globais.
Eventualmente, os EUA tornarão o sistema métrico obrigatório para seus cidadãos. Quando chegar a hora, vai mudar a aparência dos sinais de trânsito, bombas de gasolina e rótulos de alimentos, mas não afetará algumas expressões sagradas. Porque? Porque um quilômetro rural e um cachorro-quente de 30 centímetros de comprimento simplesmente não correspondem à experiência americana.
