Toda a ciência é baseada em cálculos e medições. Do comprimento de uma ligação covalente à velocidade da luz ao LD50 (dose letal mediana) de uma substância nociva – as medições são uma parte vital de tudo o que fazemos. Embora hoje quase todo mundo use o Sistema Internacional de unidades, nem sempre foi tão simples.
As unidades do SI formam a base de quase todas as unidades científicas de uso comum e, para maximizar a consistência, elas foram refinadas para se basearem apenas em constantes naturais.
Um conjunto de sete unidades compreende as unidades básicas do SI e, a partir delas, muitas outras podem ser consistentemente derivadas. Essas unidades básicas são:
Combinados, eles formam 22 unidades SI derivadas com nomes e símbolos exclusivos (como hertz, watts e graus Celsius) e mais de 50 quantidades derivadas de uma combinação de unidades SI e derivadas nomeadas.
A ciência está sempre tentando refinar e entender o mundo físico de maneiras mais precisas. Para isso, o uso de unidades precisas é essencial. Em 2019, quatro das unidades do SI foram redefinidas pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) para refletir melhor o mundo natural. Estes foram agora atualizados de medidas inexatas ou flutuantes para serem baseadas em constantes físicas invariantes, como as constantes de Boltzmann, Planck e Avogadro, bem como a velocidade da luz e a frequência de transição atômica.
Anteriormente, as unidades de Kelvin eram relativas à temperatura do ponto triplo da água. No entanto, isso foi auto-referencial, pois o ponto triplo foi definido na escala Kelvin.
O quilograma era o último objeto físico restante usado para definir uma unidade de medida, que era propensa a variações devido a ser feita de matéria. O Protótipo Internacional do Quilograma era um objeto do tamanho de uma bola de golfe feito de platina e irídio que era usado para calibrar todos os outros padrões de quilogramas.
Antes da revisão de 2019, um mol era relativo ao quilograma. Foi definido como uma quantidade igual ao número de átomos em 0.0012 quilogramas de carbono-12, que teoricamente se alinharia com a constante de Avogadro, se o quilograma também fosse constante. A partir de 2019, o quilograma foi redefinido, mas por questão de consistência, o mol foi atualizado para ser definido unicamente em relação à constante de Avogadro.
O ampère é uma unidade um pouco mais complexa, agora sendo definida como um número de coulombs por segundo (com o coulomb agora sendo definido pela carga elementar). A compreensão mais antiga do ampère era falha devido à sua incapacidade de ser realizada experimentalmente. Foi originalmente calculado como a corrente que produziria uma determinada quantidade de força de dois condutores paralelos de comprimento infinito, separados por um metro no vácuo. Devido à falta de condutores de comprimento infinito, isso era impraticável como uma definição de trabalho.
Embora tenhamos um sistema completo e consistente hoje com as unidades SI padronizadas, existem muitas unidades não SI estranhas e maravilhosas que ocasionalmente ainda são encontradas em uso. Eles não são necessariamente construídos para precisão como as unidades SI que conhecemos e amamos, mas atendem a propósitos mais práticos, como por motivos de legado, humor ou simplesmente facilidade de escala. Estes geralmente não são totalmente consistentes com outras medidas, mas são úteis mesmo assim.
Usado frequentemente no jornalismo, um Piscina olímpica é um comparador para grandes volumes de água, como inundações. Também é definido pelo NIST como 1 milhão de litros de água. Uma piscina olímpica mede 50 metros por 25 metros na superfície, porém não há profundidade oficial para piscinas olímpicas. Muitas têm 2 metros de profundidade, o que equivale a cerca de 2.5 milhões de litros de água.
A Sidharb é um volume equivalente ao volume de água presente no porto de Sydney, na Austrália, equivalente a cerca de 562 gigalitros, ou 238,000 piscinas olímpicas.
A barba-segundo é uma unidade de distância inspirada no ano-luz, mas relevante para distâncias muito pequenas. É definido como o tempo médio de crescimento de um pelo de barba em um segundo, aproximadamente 5 nanômetros.
Usado para medir a altura dos cavalos em alguns países, um mão é uma medida de exatamente quatro polegadas, ou 10.16 cm. Da mesma forma, um cavalo— usado para medir distâncias em corridas de cavalos — equivale a cerca de 2.4 metros.
Quando os valores de massa se tornam muito grandes para serem visualizados além da escala de nossa Terra, é útil usar um comparador diferente que possa carregar mais peso (literal e figurativamente). Um Júpiter é aproximadamente 1.9 x 1027 kg ou um milésimo da massa do nosso sol.
Enquanto um ano-luz mede a distância, o físico russo George Gamow queria reverter o procedimento para medir quanto tempo leva para a luz percorrer uma certa distância. Isso derivou unidades de tempo, como o milha-luz e os votos de leve. Um pé-luz é aproximadamente um nanossegundo.
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Fontes:
