Sistema Internacional de Unidades

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Forma moderna do sistema métrico

O Sistema Internacional de Unidades, conhecido internacionalmente pela abreviatura SI (para Système International), é a forma moderna do sistema métrico e o sistema de medição mais utilizado no mundo. Estabelecido e mantido pela Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), é o único sistema de medição com status oficial em quase todos os países do mundo, empregado na ciência, tecnologia, indústria e comércio diário.

Unidades de base SI
Símbolo	Nome	Quantidade
S	Segundo	Tempo
m	O que foi?	comprimento
kg	quilograma	massa
A	Ampère	corrente elétrica
KK	- Sim.	temperatura termodinâmica
Mol	toupeira	quantidade de substância
cd	candelabro	intensidade luminosa

O SI compreende um sistema coerente de unidades de medida começando com sete unidades básicas, que são o segundo (símbolo s, a unidade de tempo), metro (m, comprimento), quilograma (kg, massa), ampere (A, corrente elétrica), Kelvin (K, temperatura termodinâmica), mol (mol, quantidade de substância) e candela (cd, intensidade luminosa). O sistema pode acomodar unidades coerentes para um número ilimitado de quantidades adicionais. Estas são chamadas de unidades derivadas coerentes, que sempre podem ser representadas como produtos de potências das unidades básicas. Vinte e duas unidades derivadas coerentes foram fornecidas com nomes e símbolos especiais.

As sete unidades básicas e as 22 unidades derivadas coerentes com nomes e símbolos especiais podem ser usadas em combinação para expressar outras unidades derivadas coerentes. Como os tamanhos das unidades coerentes serão convenientes apenas para algumas aplicações e não para outras, o SI fornece vinte e quatro prefixos que, quando adicionados ao nome e ao símbolo de uma unidade coerente, produzem vinte e quatro unidades SI adicionais (não coerentes). para a mesma quantidade; essas unidades não coerentes são sempre múltiplos e submúltiplos decimais (ou seja, potência de dez) da unidade coerente. O SI pretende ser um sistema em evolução; unidades e prefixos são criados e as definições de unidades são modificadas por meio de acordos internacionais à medida que a tecnologia de medição avança e a precisão das medições melhora.

SI que define constantes
Símbolo	Definindo constante	Valor exacto
$? Processo C$	frequência de transição hiperfina de Cs	9192631770Hz
$c$	velocidade da luz	299792458m/s
$h$	Planck constante	6.62607015×10.^{- 34.}J⋅s
$e$	carga elementar	1.602176634×10.^-19.C
$k$	Boltzmann constante	1.380649×10.^-23J/K
$N A$	Avogadro constante	6.02214076×10.²³Mol^{- Sim.}
$KK cd$	eficácia luminosa de 540 THz radiação	683 lm/W

Desde 2019, as magnitudes de todas as unidades do SI foram definidas declarando que sete constantes que definem o SI têm certos valores numéricos exatos quando expressos em termos de suas unidades do SI. Essas constantes definidoras são a velocidade da luz no vácuo $c$ , a frequência de transição hiperfina do césio $Δ ν Cs$ , a constante de Planck $h$ , a carga elementar $e$ , a constante de Boltzmann $k$ , a constante de Avogadro $N A$ , e a eficácia luminosa $K cd$ . A natureza das constantes definidoras varia de constantes fundamentais da natureza, como $c$ , até a constante puramente técnica $K cd$ . Antes de 2019, $h$ , $e$ , $k$ e $N A$ não foram definidos como a priori, mas eram quantidades medidas com muita precisão. Em 2019, os seus valores foram fixados por definição às melhores estimativas da altura, garantindo continuidade com definições anteriores das unidades base.

A forma atual de definir o SI é o resultado de um movimento de décadas em direção a uma formulação cada vez mais abstrata e idealizada, na qual as realizações das unidades são separadas conceitualmente das definições. Uma consequência é que, à medida que a ciência e as tecnologias se desenvolvem, podem ser introduzidas realizações novas e superiores sem a necessidade de redefinir a unidade. Um problema com os artefactos é que podem ser perdidos, danificados ou alterados; outra é que introduzem incertezas que não podem ser reduzidas pelos avanços da ciência e da tecnologia. O último artefato utilizado pela SI foi o Protótipo Internacional do Quilograma, um cilindro de platina-irídio.

A motivação original para o desenvolvimento do SI foi a diversidade de unidades que surgiram dentro dos sistemas centímetro-grama-segundo (CGS) (especificamente a inconsistência entre os sistemas de unidades eletrostáticas e unidades eletromagnéticas) e a falta de coordenação entre as diversas disciplinas que os utilizaram. A Conferência Geral de Pesos e Medidas (francês: Conférence générale des poids et mesures – CGPM), instituída pela Convenção do Metro de 1875, reuniu diversas organizações internacionais para estabelecer as definições e padrões de um novo sistema e padronizar as regras de redação e apresentação de medições. O sistema foi publicado em 1960 como resultado de uma iniciativa iniciada em 1948, por isso é baseado no sistema de unidades metro-quilograma-segundo (MKS) e não em qualquer variante do CGS.

Princípios

O Sistema Internacional de Unidades, ou SI, é um sistema decimal e métrico de unidades estabelecido em 1960 e atualizado periodicamente desde então. A SI tem um estatuto oficial na maioria dos países, incluindo os Estados Unidos, o Canadá e o Reino Unido, embora estes três países estejam entre um punhado de nações que, em vários graus, também continuam a utilizar os seus sistemas habituais. No entanto, com este nível de aceitação quase universal, o SI “tem sido utilizado em todo o mundo como o sistema preferido de unidades, a linguagem básica para a ciência, tecnologia, indústria e comércio”.

Os únicos outros tipos de sistema de medição que ainda têm uso generalizado em todo o mundo são os sistemas de medição imperiais e habituais dos EUA, e são legalmente definidos em termos do SI. Existem outros sistemas de medição menos difundidos que são ocasionalmente utilizados em determinadas regiões do mundo. Além disso, existem muitas unidades individuais não pertencentes ao SI que não pertencem a nenhum sistema abrangente de unidades, mas que ainda assim são regularmente utilizadas em determinados domínios e regiões. Ambas as categorias de unidades também são normalmente definidas legalmente em termos de unidades SI.

Sistema Internacional de Quantidades

As quantidades e equações que fornecem o contexto em que as unidades do SI são definidas são agora referidas como Sistema Internacional de Quantidades (ISQ). O ISQ baseia-se nas grandezas subjacentes a cada uma das sete unidades base do SI. Outras grandezas, como área, pressão e resistência elétrica, são derivadas dessas grandezas básicas por meio de equações claras e não contraditórias. O ISQ define as grandezas que são medidas com as unidades do SI. O ISQ está formalizado, em parte, na norma internacional ISO/IEC 80000, que foi concluída em 2009 com a publicação da ISO 80000-1, e foi amplamente revista em 2019-2020, estando o restante em revisão.

Autoridade de controle

O SI foi estabelecido e é mantido pela Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM). Na prática, a CGPM segue as recomendações do Comitê Consultivo de Unidades (CCU), que é o próprio órgão que conduz as deliberações técnicas sobre novos desenvolvimentos científicos e tecnológicos relacionados à definição de unidades e ao SI. A CCU reporta ao Comitê Internacional de Pesos e Medidas (CIPM), que, por sua vez, reporta à CGPM.

O SI é regulamentado e continuamente desenvolvido por três organizações internacionais que foram estabelecidas em 1875 sob os termos da Convenção do Metro. Eles são a Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), o Comitê Internacional de Pesos e Medidas (CIPM) e o Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM). A autoridade final cabe à CGPM, que é um órgão plenário através do qual os seus Estados-Membros agem em conjunto em questões relacionadas com a ciência da medição e os padrões de medição; geralmente se reúne a cada quatro anos. A CGPM elege o CIPM, que é um comitê composto por 18 pessoas de cientistas eminentes. O CIPM funciona com base no aconselhamento de vários dos seus Comités Consultivos, que reúnem especialistas mundiais nas suas áreas específicas como consultores em questões científicas e técnicas. Um desses comitês é o Comitê Consultivo de Unidades (CCU), que é responsável por “assuntos relacionados ao desenvolvimento do Sistema Internacional de Unidades (SI), preparação de edições sucessivas da brochura do SI e aconselhamento ao CIPM em assuntos relativos a unidades de medida. É o CCU que considera detalhadamente todos os novos desenvolvimentos científicos e tecnológicos relacionados com a definição de unidades e o SI. Na prática, no que diz respeito à definição do SI, a CGPM simplesmente aprova formalmente as recomendações do CIPM, que, por sua vez, segue o parecer da CCU.

A CCU tem como membros: laboratórios nacionais dos Estados Membros da CGPM encarregados de estabelecer padrões nacionais; organizações intergovernamentais relevantes e organismos internacionais; comissões ou comitês internacionais; sindicatos científicos; membros pessoais; e, como membro ex officio de todos os Comitês Consultivos, o Diretor do BIPM.

Todas as decisões e recomendações relativas às unidades estão reunidas em uma brochura chamada O Sistema Internacional de Unidades (SI), publicada em francês e inglês pela o BIPM e atualizado periodicamente. A redação e manutenção do folheto são realizadas por uma das comissões do CIPM. As definições dos termos "quantidade", "unidade", "dimensão" etc. que são usados na Folheto SI são aqueles fornecidos no Vocabulário Internacional de Metrologia. A brochura deixa alguma margem para variações locais, particularmente no que diz respeito a nomes de unidades e termos em diferentes idiomas.

Unidades e prefixos

O Sistema Internacional de Unidades consiste em um conjunto de unidades básicas do SI, unidades derivadas do SI e um conjunto de multiplicadores e submultiplicadores baseados em decimais que são usados como prefixos do SI. As unidades, excluindo as unidades prefixadas, formam um sistema coerente de unidades, que se baseia num sistema de quantidades de tal forma que as equações entre os valores numéricos expressos em unidades coerentes têm exactamente a mesma forma, incluindo factores numéricos, que o correspondente equações entre as quantidades. Por exemplo, 1 N = 1 kg × 1 m/s² diz que um newton é a força necessária para acelerar uma massa de um quilograma a um metro por segundo quadrado, conforme relacionado através do princípio da coerência com a equação que relaciona as quantidades correspondentes: $F = m \times a$ .

As unidades derivadas aplicam-se a quantidades derivadas, que podem, por definição, ser expressas em termos de quantidades básicas e, portanto, não são independentes; por exemplo, a condutância elétrica é o inverso da resistência elétrica, com a consequência de que o siemens é o inverso do ohm, e da mesma forma, o ohm e o siemens podem ser substituídos por uma proporção de um ampere e um volt, porque essas quantidades carregam um relação definida entre si. Outras grandezas derivadas úteis podem ser especificadas em termos da base do SI e de unidades derivadas que não possuem unidades nomeadas no SI, como a aceleração, que é definida em unidades do SI como m/s².

Unidades básicas do SI

O SI seleciona sete unidades para servir como unidades básicas, correspondendo a sete grandezas físicas básicas. São os segundos, com o símbolo s, que é a unidade SI da quantidade física de tempo; o metro, símbolo m, a unidade SI de comprimento; quilograma (kg, a unidade de massa); ampere (A, corrente elétrica); Kelvin (K, temperatura termodinâmica); mole (mol, quantidade de substância); e candela (cd, intensidade luminosa). Todas as unidades do SI podem ser expressas em termos de unidades básicas, e as unidades básicas servem como um conjunto preferido para expressar ou analisar as relações entre as unidades.

Unidades de base SI
Nome da unidade	Símbolo de unidade	Símbolo de dimensão	Nome da quantidade	Símbolos típicos	Definição
Segundo	S	T	Tempo	$t$	A duração de 9192631770 períodos de radiação correspondentes à transição entre os dois níveis hiperfinos do estado de terra do átomo de césio-133.
O que foi?	m	L	comprimento	$l$ , $h$ , $a$ , $b$ , $x$ , $y$ , $r$ , etc.	A distância percorrida pela luz no vácuo em 1/299792458 segundos.
quilograma	kg	M	massa	$m$	O quilograma é definido pela definição da constante Planck $h$ exatamente para 6.62607015×10.^{- 34.}J⋅s (J = kg⋅m²⋅s^-2), dada as definições do metro e do segundo.
Ampère	A	Eu...	corrente elétrica	${displaystyle I,;i}$	O fluxo de exatamente 1/1.602176634×10.^-19. vezes a carga elementar $e$ por segundo. Igualdade aproximadamente 6.2415090744×10.^18. encargos elementares por segundo.
- Sim.	KK	Θ	temperatura termodinâmica	$T$	O kelvin é definido pela definição do valor numérico fixo da constante de Boltzmann $k$ para 1.380649×10.^-23J.K.^{- Sim.}, (J = kg⋅m²⋅s^-2), dada a definição do quilograma, do metro e do segundo.
toupeira	Mol	N	quantidade de substância	$n$	A quantidade de substância exactamente 6.02214076×10.²³ entidades elementares. Este número é o valor numérico fixo da constante de Avogadro, $N$ _A, quando expresso na unidade mol^{- Sim.}.
candelabro	cd	JJ	intensidade luminosa	$I_v$	A intensidade luminosa, em uma determinada direção, de uma fonte que emite radiação monocromática de frequência 5.4×10.¹⁴ hertz e que tem uma intensidade radiante nessa direção de 1/683 watt per steradian.
Notas ^ Dentro do contexto do SI, o segundo é a unidade base coerente de tempo, e é usado nas definições de unidades derivadas. O nome "segundo" historicamente surgiu como sendo a divisão sexagesimal 2o nível (1?60²) de alguma quantidade, a hora neste caso, que o SI classifica como uma unidade "aceitada", juntamente com sua divisão sexagesimal de primeiro nível no minuto. ^ Símbolos de comprimento variam muito com o contexto. Problemas envolvendo quantidades tridimensionais intuitivas frequentemente usam $l$ , $w$ e $h$ para comprimento, distância e altura, respectivamente. Mais geralmente, os físicos tendem a configurar o sistema de coordenadas de um determinado problema para que um eixo esteja convenientemente paralelo ao comprimento que está sendo medido. O comprimento é então muitas vezes denotado por alguma constante (por exemplo. $a$ , $b$ ) ao longo do referido eixo, ou pelo mesmo símbolo do próprio eixo (ex. $x$ , $y$ ou $r$ para eixos horizontais, verticais e radiais, respectivamente). ^ Apesar do prefixo "kilo-", o quilograma é a unidade base coerente de massa, e é usado nas definições de unidades derivadas. No entanto, os prefixos para a unidade de massa são determinados como se o grama fosse a unidade base. ^ Quando a toupeira é usada, as entidades elementares devem ser especificadas e podem ser átomos, moléculas, íons, elétrons, outras partículas ou grupos específicos de tais partículas.

Unidades derivadas

O sistema permite um número ilimitado de unidades adicionais, chamadas unidades derivadas, que sempre podem ser representadas como produtos de potências das unidades básicas, possivelmente com um multiplicador numérico não trivial. Quando esse multiplicador é um, a unidade é chamada de unidade derivada coerente. As unidades básicas e derivadas coerentes do SI juntas formam um sistema coerente de unidades (o conjunto de unidades SI coerentes). Vinte e duas unidades derivadas coerentes foram fornecidas com nomes e símbolos especiais. As sete unidades básicas e as 22 unidades derivadas com nomes e símbolos especiais podem ser usadas em combinação para expressar outras unidades derivadas, que são adotadas para facilitar a medição de diversas quantidades.

Antes da sua redefinição em 2019, o SI era definido através das sete unidades básicas a partir das quais as unidades derivadas eram construídas como produtos de potências das unidades básicas. Após a redefinição, o SI é definido fixando os valores numéricos de sete constantes definidoras. Isto tem o efeito de que a distinção entre as unidades básicas e as unidades derivadas não é, em princípio, necessária, uma vez que todas as unidades, tanto básicas como derivadas, podem ser construídas diretamente a partir das constantes definidoras. No entanto, a distinção é mantida porque “é útil e historicamente bem estabelecida”, e também porque a série de normas ISO/IEC 80000 especifica quantidades básicas e derivadas que necessariamente possuem as unidades SI correspondentes.

As unidades derivadas no SI são formadas por potências, produtos ou quocientes das unidades básicas e são potencialmente ilimitadas em número. As unidades derivadas estão associadas a quantidades derivadas; por exemplo, velocidade é uma quantidade derivada das quantidades básicas de tempo e comprimento e, portanto, a unidade derivada do SI é metro por segundo (símbolo m/s). As dimensões das unidades derivadas podem ser expressas em termos das dimensões das unidades básicas.

Combinações de unidades básicas e derivadas podem ser usadas para expressar outras unidades derivadas. Por exemplo, a unidade de força do SI é o newton (N), a unidade de pressão do SI é o pascal (Pa) - e o pascal pode ser definido como um newton por metro quadrado (N/m²).

Unidades SI derivadas com nomes e símbolos especiais
Nome	Símbolo	Quantidade	Em unidades de base SI	Em outras unidades SI
radial	Rad	ângulo do plano	m/m	1
Esmeralda	sr.	ângulo sólido	m²/m²	1
Hertz	Hz	frequência	S^{- Sim.}
novato	N	força, peso	kgm⋅s^-2
pascal	Pai.	pressão, estresse	kg ·^{- Sim.}⋅s^-2	N/m² = J/m³
Joule.	JJ	energia, trabalho, calor	kg ·²⋅s^-2	Nm⋅ = Pa⋅m³
watt	W	potência, fluxo radiante	kg ·²⋅s^-3	J/S
Coulão b)	C	carga elétrica	- Sim.
Volt	V	potencial elétrico, tensão, emf	kg ·²⋅s^-3⋅^{- Sim.}	W/A = J/C
Farad	F	capacitância	kg^{- Sim.}?^-2⋅s⁴⋅²	C/V = C²/J
Ohm	Ω	resistência, impedância, reação	kg ·²⋅s^-3⋅^-2	V/A = J⋅s/C²
Imensos	S	condução elétrica	kg^{- Sim.}?^-2⋅s³⋅²	Ω^{- Sim.}
Weber	Wb	fluxo magnético	kg ·²⋅s^-2⋅^{- Sim.}	V⋅s
Tesla	T	densidade de fluxo magnético	kg ·^-2⋅^{- Sim.}	Wb/m²
Henry	H. H. H.	indutância	kg ·²⋅s^-2⋅^-2	Wb/A
grau Celsius	°C	temperatura relativa a 273.15 K	KK
Lumen	Eu...	fluxo luminoso	Cdm.²/m²	Cd⋅sr
lux	lx	Iluminação	Cdm.²/m⁴	Im.² = cd⋅sr⋅m^-2
Becquerel	Bq	atividade encaminhada a um radionuclídeo (decays per unit time)	S^{- Sim.}
cinza	Gy!	dose absorvida (da radiação ionizante)	m²⋅s^-2	J/kg
Silencioso.	Sv	dose equivalente (da radiação ionizante)	m²⋅s^-2	J/kg
Katal	Não.	atividade catalítica	MULHERES^{- Sim.}
Notas ↑ a b Os radianos e esterdianos são definidos como unidades derivadas sem dimensão.

Unidades SI coerentes e não coerentes

Quando prefixos são usados com unidades SI coerentes, as unidades resultantes não são mais coerentes, porque o prefixo introduz um fator numérico diferente de um. A única exceção é o quilograma, a única unidade SI coerente cujo nome e símbolo, por razões históricas, incluem um prefixo.

O conjunto completo de unidades SI consiste no conjunto coerente e nos múltiplos e submúltiplos de unidades coerentes formados usando os prefixos SI. Por exemplo, metro, quilômetro, centímetro, nanômetro, etc. são todas unidades SI de comprimento, embora apenas o metro seja uma unidade SI coerente. Uma afirmação semelhante vale para unidades derivadas: por exemplo, kg/m³, g/dm³, g/cm³, Pg/km³, etc. são todas unidades de densidade do SI, mas destas, apenas kg/m³ é uma unidade SI coerente.

Além disso, o metro é a única unidade de comprimento coerente do SI. Cada quantidade física tem exatamente uma unidade SI coerente, embora esta unidade possa ser expressa em diferentes formas usando alguns dos nomes e símbolos especiais. Por exemplo, a unidade SI coerente de momento linear pode ser escrita como kg⋅m/s ou como N⋅s, e ambos os formulários estão em uso (por exemplo, compare respectivamente aqui^:205 e aqui^:135).

Por outro lado, várias quantidades diferentes podem compartilhar a mesma unidade SI coerente. Por exemplo, o joule por Kelvin (símbolo J/K) é a unidade SI coerente para duas quantidades distintas: capacidade térmica e entropia; outro exemplo é o ampere, que é a unidade SI coerente para corrente elétrica e força magnetomotriz. Por isso é importante não usar apenas a unidade para especificar a quantidade.

Além disso, a mesma unidade SI coerente pode ser uma unidade básica em um contexto, mas uma unidade derivada coerente em outro. Por exemplo, o ampere é uma unidade básica quando é uma unidade de corrente elétrica, mas uma unidade derivada coerente quando é uma unidade de força magnetomotriz. Talvez como um exemplo mais familiar, considere a precipitação, definida como o volume de chuva (medido em m³) que caiu por unidade de área (medido em m²). Desde m³/m² = m, segue-se que a unidade SI derivada coerente de precipitação é o metro, embora o metro também seja a unidade SI base de comprimento.

Exemplos de unidades derivadas coerentes em termos de unidades de base
Nome	Símbolo	Quantidade derivada	Símbolo típico
metro quadrado	m²	área	$A$
medalhão cúbico	m³	volume	$V$
por segundo	m/s	velocidade, velocidade	$v$
metro por segundo quadrado	m/s²	aceleração	$um$
Revisão de reciprocidade	m^{- Sim.}	número de onda	$σ$ , $ṽ$
Revisão de reciprocidade	m^{- Sim.}	vergence (optics)	$V$ , 1 / $f$
quilograma por metro cúbico	kg/m³	densidade	$?$
quilograma por metro quadrado	kg/m²	densidade de superfície	$?$ _A
metro cúbico por quilograma	m³/kg	volume específico	$v$
ampère por metro quadrado	A/M²	densidade de corrente	$JJ$
ampère por metro	A/M	força de campo magnético	$H. H. H.$
toupeira por metro cúbico	Mol/m³	concentração	$c$
quilograma por metro cúbico	kg/m³	concentração de massa	$?$ , $γ$
candela por metro quadrado	Cd/m²	luminosidade	$L$ _v

Exemplos de unidades derivadas que incluem unidades com nomes especiais
Nome	Símbolo	Quantidade	Em unidades de base SI
segundo pascal	Pai?	viscosidade dinâmica	m^{- Sim.}kg⋅s^{- Sim.}
newton-metre	Não.	momento da força	m²kg⋅s^-2
newton por metro	N/m	tensão de superfície	kg ·^-2
radiano por segundo	O quê?	velocidade angular, frequência angular	S^{- Sim.}
radiano por segundo quadrado	O quê?²	aceleração angular	S^-2
watt por metro quadrado	W/m²	densidade do fluxo de calor, irradiação	kg ·^-3
joule por kelvin	J/K	entropia, capacidade de calor	m²kg⋅s^-2⋅K^{- Sim.}
joule por quilograma-kelvin	J/(kg⋅K)	capacidade de calor específica, entropia específica	m²⋅s^-2⋅K^{- Sim.}
joule por quilograma	J/kg	energia específica	m²⋅s^-2
watt por metro	W/(m⋅K)	Condutividade térmica	mkg⋅s^-3⋅K^{- Sim.}
joule por metro cúbico	J/m³	densidade de energia	m^{- Sim.}kg⋅s^-2
volts por metro	V/m	força de campo elétrica	mkg⋅s^-3⋅^{- Sim.}
coulomb por metro cúbico	C/m³	densidade de carga elétrica	m^-3⋅ A
coulomb por metro quadrado	C/m²	densidade de carga de superfície, densidade de fluxo elétrico, deslocamento elétrico	m^-2⋅ A
Farad por metro	F/m	permitir	m^-3< <)^{- Sim.}⋅s⁴⋅²
henry per metro	H/m	permeabilidade	mkg⋅s^-2⋅^-2
joule por toupeira	J/mol	Energia molar	m²kg⋅s^-2Gerenciamento de contas^{- Sim.}
joule per mole-kelvin	J/(mol⋅K)	entropia molar, capacidade de calor molar	m²kg⋅s^-2⋅K^{- Sim.}Gerenciamento de contas^{- Sim.}
coulomb por quilograma	C/kg	exposição (x- e γ-rays)	kg^{- Sim.}⋅ A
cinza por segundo	Gy/s	taxa de dose absorvida	m²⋅s^-3
watt por esmeralda	W/Sr	intensidade radiante	m²kg⋅s^-3
watt por metro quadrado-steradian	W/(m)²⋅sr)	radiância	kg ·^-3
katal por metro cúbico	O quê?³	concentração de atividade catalítica	m^-3⋅s^{- Sim.}Gerenciamento de contas

Unidades adimensionais

A unidade de uma quantidade adimensional é um (símbolo 1), mas raramente é mostrada. O radiano e o esterradiano também são quantidades adimensionais, mas usam os símbolos rad e sr respectivamente.

Prefixos

Como todos os sistemas métricos, o SI usa prefixos métricos para construir sistematicamente, para a mesma quantidade física, um conjunto de unidades que são múltiplos decimais umas das outras em um amplo intervalo.

Por exemplo, embora a unidade coerente de comprimento seja o metro, o SI fornece uma gama completa de unidades de comprimento menores e maiores, qualquer uma das quais pode ser mais conveniente para qualquer aplicação - por exemplo, as distâncias percorridas são normalmente fornecidas em quilômetros (símbolo km) em vez de metros. Aqui o prefixo métrico 'kilo-' (símbolo 'k') representa um fator de 1000; portanto, 1 km = 1000 m.

A versão atual do SI fornece vinte e quatro prefixos métricos que significam potências decimais que variam de 10⁻³⁰ a 10³⁰, sendo o mais recente adotado em 2022. A maioria dos prefixos corresponde a potências inteiras de 1000; os únicos que não o fazem são aqueles de 10, 1/10, 100 e 1/100.

Em geral, dada qualquer unidade coerente com um nome e símbolo separados, forma-se uma nova unidade simplesmente adicionando um prefixo métrico apropriado ao nome da unidade coerente (e um símbolo de prefixo correspondente ao símbolo da unidade coerente). símbolo). Como o prefixo métrico significa uma potência específica de dez, a nova unidade é sempre um múltiplo ou submúltiplo de potência de dez da unidade coerente. Assim, a conversão entre diferentes unidades do SI para uma mesma grandeza física é sempre através de uma potência de dez. É por isso que o SI (e os sistemas métricos em geral) são chamados de sistemas decimais de unidades de medida.

O agrupamento formado por um símbolo de prefixo anexado a um símbolo de unidade (por exemplo, 'km', 'cm') constitui um novo símbolo de unidade inseparável. Este novo símbolo pode ser elevado a uma potência positiva ou negativa. Também pode ser combinado com outros símbolos de unidades para formar símbolos de unidades compostas. Por exemplo, g/cm³ é uma unidade SI de densidade, onde cm^3</sup deve ser interpretado como (cm)³.

Prefixos são adicionados aos nomes das unidades para produzir múltiplos e submúltiplos da unidade original. Todos estes são potências inteiras de dez, e acima de cem ou abaixo de um centésimo são potências inteiras de mil. Por exemplo, quilo- denota um múltiplo de mil e mili- denota um múltiplo de um milésimo, então há mil milímetros no metro e mil metros no metro. quilômetro. Os prefixos nunca são combinados, então, por exemplo, um milionésimo de metro é um micrômetro, não um milímetro. Múltiplos do quilograma são nomeados como se o grama fosse a unidade base, então um milionésimo de quilograma é um miligrama, não um microquilograma. Quando prefixos são usados para formar múltiplos e submúltiplos de bases do SI e unidades derivadas, as unidades resultantes não são mais coerentes.

O BIPM especifica 24 prefixos para o Sistema Internacional de Unidades (SI):

Prefixos do SI
v
)
e
Prefixação		Base 10	Decimal	Adopção
Nome	Símbolo	Base 10	Decimal	Adopção
- Sim.	Q	1030	1))))))))))	2022
- Não.	R	1027	1)))))))))	2022
Ei!	Y	1024	1))))))))	1991
Boa!	Z.	1021	1)))))))	1991
exa	E	1018	1))))))	1975
peta	P	1015	1)))))	1975
tera	T	1012	1))))	1960
giga	G	109	1)))	1960
mega	M	106	1))	1873
quilograma	k	103	1)	1795
Hecto	h	102	100.
descadência	da	101	10.
—	—	100.	1	—
Deci	D	10−1	0.1	1795
Centi	c	10−2	0,01
Milli	m	10−3	0,001
micro	μ	10 a 6	0,000001	1873
nano.	n	10 a 9	0,000)001	1960
pico pico pico	p	10–12	0,000))001	1960
- Não.	f	10–15	0,000)))001	1964
para	um	10–18	0,000))))001	1964
zepto	zangão.	10 a 21	0,000)))))001	1991
Juras	Sim.	10 a 24	0,000))))))001	1991
Rolo	R	10 a 27	0,000)))))))001	2022
Que tal?	q	10 a 30	0,000))))))))001	2022
Notas ^ Prefixos adotados antes de 1960 já existiam antes do SI. A introdução do sistema CGS foi em 1873.

Convenções lexicográficas

Nomes das unidades

De acordo com o folheto do SI, os nomes das unidades devem ser tratados como substantivos comuns da linguagem de contexto. Isso significa que eles devem ser digitados no mesmo conjunto de caracteres que outros substantivos comuns (por exemplo, alfabeto latino em inglês, escrita cirílica em russo, etc.), seguindo as regras gramaticais e ortográficas usuais do idioma do contexto. Por exemplo, em inglês e francês, mesmo quando a unidade tem o nome de uma pessoa e seu símbolo começa com uma letra maiúscula, o nome da unidade no texto corrido deve começar com uma letra minúscula (por exemplo, newton, hertz, pascal) e ser maiúsculo. apenas no início de uma frase e em cabeçalhos e títulos de publicações. Como uma aplicação não trivial desta regra, o folheto SI observa que o nome da unidade com o símbolo °C está escrito corretamente como 'grau Celsius': o primeira letra do nome da unidade, 'd', está em minúscula, enquanto o modificador 'Celsius' está em maiúscula porque é um nome próprio.

A grafia em inglês e até mesmo os nomes de certas unidades SI e prefixos métricos dependem da variedade de inglês usado. O inglês dos EUA usa a grafia deka-, meter e litro, enquanto o inglês internacional usa deca-, metro e litro. O nome da unidade cujo símbolo é t e que é definido de acordo com 1 t = 10³ kg é 'tonelada métrica' em inglês dos EUA e 'tonelada' em Inglês Internacional.

Símbolos de unidades e valores de quantidades

Os símbolos das unidades SI devem ser únicos e universais, independentemente da linguagem do contexto. A Brochura SI possui regras específicas para sua redação. A diretriz produzida pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) esclarece detalhes específicos do idioma para o inglês americano que não foram deixados claros pelo folheto do SI, mas é idêntico ao folheto do SI.

Regras gerais

As regras gerais para escrever unidades e quantidades do SI se aplicam a textos manuscritos ou produzidos usando um processo automatizado:

O valor de uma quantidade é escrito como um número seguido de um espaço (representando um sinal de multiplicação) e um símbolo de unidade; por exemplo, 2.21 kg, 7.3×10.²m²22 K. Esta regra inclui explicitamente o sinal de porcentagem (%) e o símbolo para graus Celsius (°C). As exceções são os símbolos para graus angulares planos, minutos e segundos (°, ′, e ′′, respectivamente), que são colocados imediatamente após o número sem espaço interveniente.
Os símbolos são entidades matemáticas, não abreviaturas, e como tal não têm um período apêndido / parada completa (.), a menos que as regras da gramática exigem uma por outra razão, como denunciar o fim de uma sentença.
Um prefixo é parte da unidade, e seu símbolo é colocado em um símbolo de unidade sem um separador (por exemplo, k em km, M em MPa, G em GHz, μ em μg). Os prefixos compostos não são permitidos. Uma unidade prefixada é atômica em expressões (por exemplo, km² é equivalente a (km)²).
Os símbolos de unidade são escritos usando o tipo roman (direto), independentemente do tipo usado no texto circundante.
Símbolos para unidades derivadas formadas por multiplicação são unidos com um ponto central (⋅) ou um espaço não quebrante; por exemplo, N⋅m ou N m.
Símbolos para unidades derivadas formadas por divisão são unidos com um sólido (/), ou dado como um expoente negativo. Por exemplo, o "metro por segundo" pode ser escrito m/s, m s^{- Sim.}, m⋅s^{- Sim.}ou m/S. Nos casos em que um sólido é seguido por um ponto central (ou espaço), ou mais de um sólido está presente, os parênteses devem ser usados para evitar a ambiguidade; por exemplo, kg/(m⋅s)²), kg⋅m^{- Sim.}⋅s^-2, e (kg/m)/s² são aceitáveis, mas kg/m/s² e kg/m⋅s² são ambíguos e inaceitáveis.

Na expressão da aceleração devido à gravidade, um espaço separa o valor e as unidades, tanto o 'm' quanto o 's' são minúsculos porque nem o metro nem o segundo são nomeados após as pessoas, e a exponenciação é representada com um superscript '2'.

A primeira letra de símbolos para unidades derivadas do nome de uma pessoa é escrita no caso superior; caso contrário, eles são escritos em menor caso. Por exemplo, a unidade de pressão é nomeada após Blaise Pascal, então seu símbolo é escrito "Pa", mas o símbolo da toupeira é escrito "mol". Assim, "T" é o símbolo para tesla, uma medida de força de campo magnético, e "t" o símbolo para tonelada, uma medida de massa. Desde 1979, o litro pode ser excepcionalmente escrito usando uma maiúscula "L" ou uma minúscula "l", uma decisão solicitada pela semelhança da letra minúscula "l" ao numeral "1", especialmente com certas tipografias ou escrita em inglês. O NIST americano recomenda que dentro dos Estados Unidos "L" seja usado em vez de "l".
Os símbolos não têm uma forma plural, por exemplo, 25 kg, não 25 kg.
Os prefixos maiúsculas e minúsculas não são intercambiáveis. Por exemplo, as quantidades 1 mW e 1 MW representam duas quantidades diferentes (miliwatt e megawatt).
O símbolo do marcador decimal é um ponto ou vírgula na linha. Na prática, o ponto decimal é usado na maioria dos países de língua inglesa e na maioria da Ásia, e a vírgula na maioria da América Latina e nos países europeus continentais.
Espaços finos podem ser usados como separador de milhares (1))) para facilitar a leitura, mas nem pontos nem vírgulas devem ser inseridos entre grupos de três (1,000.000 ou 1.000.000). Quando há apenas quatro dígitos, um espaço normalmente não é usado para isolar um único dígito. A diretriz NIST tem as mesmas recomendações.
Qualquer quebra de linha dentro de um número, dentro de uma unidade composta, ou entre número e unidade deve ser evitado. Onde isso não é possível, quebras de linha deve coincidir com milhares separadores.
Como o valor de "bilhÃμes" e "trillion" varia entre as línguas, os termos sem dimensão "ppb" (partes por bilhão) e "ppt" (partes por trilião) devem ser evitados. O Prospecto SI não sugere alternativas.

Imprimindo símbolos SI

As regras que abrangem a impressão de quantidades e unidades fazem parte da ISO 80000-1:2009.

Regras adicionais são especificadas em relação à produção de texto usando impressoras, processadores de texto, máquinas de escrever e similares.

Realização de unidades

Os metrologistas distinguem cuidadosamente entre a definição de uma unidade e a sua realização. A definição de cada unidade base do SI é elaborada de modo que seja única e forneça uma base teórica sólida sobre a qual possam ser feitas medições mais precisas e reprodutíveis. A realização da definição de uma unidade é o procedimento pelo qual a definição pode ser usada para estabelecer o valor e a incerteza associada de uma quantidade do mesmo tipo que a unidade. Uma descrição da mise en pratique das unidades básicas é fornecida em um apêndice eletrônico da Brochura do SI.

A mise en pratique não é a única maneira pela qual uma unidade básica pode ser determinada: a O folheto SI afirma que “qualquer método consistente com as leis da física pode ser usado para realizar qualquer unidade SI”. Vários comitês consultivos do CIPM decidiram em 2016 que mais de uma mise en pratique seria desenvolvida para determinar o valor de cada unidade. Esses métodos incluem o seguinte:

Pelo menos três experimentos separados são realizados produzindo valores com uma relativa incerteza padrão na determinação do quilograma de não mais do que 5×10.^-8 e pelo menos um desses valores deve ser melhor do que 2×10.^-8. Tanto o equilíbrio de Kibble quanto o projeto Avogadro devem ser incluídos nos experimentos e quaisquer diferenças entre estes serão reconciliadas.
A definição do kelvin medido com uma relativa incerteza da constante de Boltzmann derivada de dois métodos fundamentalmente diferentes, como a termometria de gás acústico e a termometria de gás constante dielétrica são melhores do que uma parte em 10.^-6 e que esses valores sejam corroborados por outras medidas.

Definição vs. realização de unidades

Desde 2019, as magnitudes de todas as unidades do SI foram definidas de forma abstrata, o que é conceitualmente separado de qualquer realização prática delas. Ou seja, as unidades SI são definidas declarando que sete constantes definidoras têm certos valores numéricos exatos quando expressos em termos de suas unidades SI. Provavelmente a mais conhecida destas constantes é a velocidade da luz no vácuo, $c$ , que no SI por definição tem o valor exato de $c$ = 299792458 m/s. As outras seis constantes são $Δ ν Cs$ , a frequência de transição hiperfina do césio; $h$ , a constante de Planck; $e$ , a carga elementar; $k$ , a constante de Boltzmann; $N$ _A, a constante de Avogadro; e $K$ _cd, a eficácia luminosa da radiação monocromática de frequência 540×10¹² Hz . A natureza das constantes definidoras varia de constantes fundamentais da natureza, como $c$ , até a constante puramente técnica $K$ _cd. Antes de 2019, $h$ , $e$ , $k$ e $N$ _A não foram definidos como a priori, mas eram quantidades medidas com muita precisão. Em 2019, os seus valores foram fixados por definição às melhores estimativas da altura, garantindo continuidade com definições anteriores das unidades base.

No que diz respeito às realizações, o que se acredita serem as melhores realizações práticas atuais de unidades são descritas nas mises en pratique , que também são publicados pelo BIPM. A natureza abstrata das definições de unidades é o que permite melhorar e mudar a mises en pratique como ciência e a tecnologia se desenvolve sem ter que alterar as próprias definições.

Em certo sentido, esta forma de definir as unidades do SI não é mais abstrata do que a forma como as unidades derivadas são tradicionalmente definidas em termos das unidades básicas. Considere uma unidade derivada específica, por exemplo, o joule, a unidade de energia. Sua definição em termos de unidades básicas é kg⋅m²/s². Mesmo que as realizações práticas do metro, quilograma e segundo estejam disponíveis, uma realização prática do joule exigiria algum tipo de referência à definição física subjacente de trabalho ou energia – algum procedimento físico real para realizar a energia na quantidade de um joule de modo que possa ser comparado a outras instâncias de energia (como o conteúdo energético da energia motriz colocada em um carro ou da eletricidade entregue a uma residência).

A situação com as constantes definidoras e todas as unidades SI é análoga. Na verdade, puramente matematicamente falando, as unidades SI são definidas como se declarássemos que são as unidades da constante definidora que são agora as unidades base, com todas outras unidades SI são unidades derivadas. Para deixar isso mais claro, primeiro observe que cada constante definidora pode ser considerada como uma determinação da magnitude da unidade de medida dessa constante definidora; por exemplo, a definição de $c$ define a unidade m/s como 1 m/s = $c$ /299792458 ('a velocidade de um metro por segundo é igual a um 299792458 ésimo da velocidade da luz'). Desta forma, as constantes definidoras definem diretamente as sete unidades a seguir:

o hertz (Hz), uma unidade da quantidade física de frequência;
o metro por segundo (m/s), uma unidade de velocidade;
o segundo joule (J⋅s), uma unidade de ação;
o coulomb (C), uma unidade de carga elétrica;
o joule por kelvin (J/K), uma unidade de ambas as capacidades de entropia e calor;
a toupeira inversa (Mol^{- Sim.}), uma unidade de uma constante conversão entre a quantidade de substância e o número de entidades elementares (atomas, moléculas, etc.);
e o lúmen por watt (Lm/W), uma unidade de eficácia luminosa (conversão constante entre o poder físico transportado pela radiação eletromagnética e a capacidade intrínseca dessa mesma radiação para produzir percepção visual do brilho em humanos).

Além disso, pode-se mostrar, usando análise dimensional, que cada unidade SI coerente (seja básica ou derivada) pode ser escrita como um produto único de potências das unidades das constantes que definem o SI (em completa analogia ao fato de que cada unidade SI derivada coerente pode ser escrita como um produto único de potências das unidades SI básicas). Por exemplo, o quilograma pode ser escrito como kg = (Hz)(J⋅s)/(m/s)². Assim, o quilograma é definido em termos das três constantes definidoras $Δ ν Cs$ , $c$ e $h$ porque, por um lado, essas três constantes definidoras definem respectivamente as unidades Hz, m/s e J⋅s, enquanto, por outro lado, o quilograma pode ser escrito em termos dessas três unidades, a saber, kg = (Hz)(J⋅s)/(m/s)². Enquanto a pergunta de como realmente realizar o quilograma na prática ainda estaria, neste ponto, em aberto, o que não é realmente diferente do fato de que a questão de como realmente realizar o joule na prática ainda está em princípio em aberto, mesmo depois de se ter alcançado o realizações práticas do metro, quilograma e segundo.

Especificando constantes fundamentais versus outros métodos de definição

A forma atual de definir o IS é o resultado de um movimento de décadas em direção a uma formulação cada vez mais abstrata e idealizada, na qual o as realizações das unidades são separadas conceitualmente das definições.

A grande vantagem de fazê-lo desta forma é que, à medida que a ciência e as tecnologias se desenvolvem, realizações novas e superiores podem ser introduzidas sem a necessidade de redefinir as unidades. As unidades podem agora ser realizadas com uma precisão que, em última análise, é limitada apenas pela estrutura quântica da natureza e pelas nossas capacidades técnicas, mas não pelas próprias definições. Qualquer equação válida da física que relacione as constantes definidoras a uma unidade pode ser usada para realizar a unidade, criando assim oportunidades de inovação... com precisão crescente à medida que a tecnologia avança.' Na prática, os Comitês Consultivos do CIPM fornecem as chamadas "mises en pratique" (técnicas práticas), que são as descrições do que atualmente se acredita serem as melhores realizações experimentais das unidades.

Este sistema carece da simplicidade conceitual de usar artefatos (referidos como protótipos) como realizações de unidades para definir essas unidades: com protótipos, a definição e a realização são a mesma coisa. No entanto, a utilização de artefactos tem duas grandes desvantagens que, assim que for tecnológica e cientificamente viável, resultam no seu abandono como meio de definição de unidades. Uma grande desvantagem é que os artefatos podem ser perdidos, danificados ou alterados. A outra é que eles não podem, em grande parte, beneficiar dos avanços da ciência e da tecnologia. O último artefato utilizado pelo SI foi o International Prototype Kilogram (IPK), um cilindro particular de platina-irídio; de 1889 a 2019, o quilograma era, por definição, igual à massa do IPK. As preocupações com a sua estabilidade, por um lado, e os progressos nas medições precisas da constante de Planck e da constante de Avogadro, por outro, levaram a uma revisão da definição das unidades de base, que entrou em vigor em 20 de maio de 2019. Esta foi a maior mudança no SI desde que foi formalmente definido e estabelecido em 1960, e resultou nas definições descritas acima.

No passado, havia também várias outras abordagens para as definições de algumas unidades do SI. Utilizava-se um estado físico específico de uma substância específica (o ponto triplo da água, que foi utilizado na definição do kelvin); outros referiram-se a prescrições experimentais idealizadas (como no caso da antiga definição SI do ampère e da antiga definição SI (originalmente promulgada em 1979) da candela).

No futuro, o conjunto de constantes definidoras usado pelo SI poderá ser modificado à medida que constantes mais estáveis forem encontradas, ou se acontecer que outras constantes possam ser medidas com mais precisão.

Evolução do SI

Alterações no SI

O Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM) descreveu o SI como “a forma moderna de sistema métrico”. A mudança tecnológica levou a uma evolução das definições e normas que seguiu duas vertentes principais – alterações ao próprio SI e clarificação de como utilizar unidades de medida que não fazem parte do SI, mas que ainda assim são utilizadas a nível mundial.

Desde 1960, a CGPM fez uma série de alterações no SI para atender às necessidades de áreas específicas, nomeadamente química e radiometria. Estas são principalmente adições à lista de unidades derivadas nomeadas e incluem o mole (símbolo mol) para uma quantidade de substância, o pascal (símbolo Pa) para pressão, o pascal (símbolo Pa) para pressão, o siemens (símbolo S) para condutância elétrica, o becquerel (símbolo Bq) para "atividade referida a um radionuclídeo", o cinza i> (símbolo Gy) para radiação ionizante, o sievert (símbolo Sv) como unidade de dose equivalente de radiação e o katal (símbolo kat) para atividade catalítica.

O intervalo de prefixos definidos pico- (10⁻¹²) a tera- (10¹²) foi estendido para quecto- (10⁻³⁰) para quetta- (10³⁰).

A definição de 1960 do metro padrão em termos de comprimentos de onda de uma emissão específica do átomo de criptônio-86 foi substituída em 1983 pela distância que a luz viaja no vácuo exatamente 1/299792458 segundo, de modo que a velocidade da luz é agora uma constante da natureza exatamente especificada.

Algumas alterações nas convenções de notação também foram feitas para aliviar ambiguidades lexicográficas. Uma análise sob a égide do CSIRO, publicada em 2009 pela Royal Society, apontou as oportunidades para concluir a realização desse objetivo, até o ponto da legibilidade automática universal com zero ambiguidade.

Redefinições de 2019

Depois que o metro foi redefinido em 1960, o Protótipo Internacional do Quilograma (IPK) foi o único artefato físico do qual as unidades básicas (diretamente o quilograma e indiretamente o ampere, o mol e a candela) dependiam para sua definição, tornando essas unidades sujeito a comparações periódicas dos quilogramas padrão nacionais com o IPK. Durante a 2ª e 3ª Verificação Periódica dos Protótipos Nacionais do Quilograma, ocorreu uma divergência significativa entre a massa do IPK e todas as suas cópias oficiais armazenadas em todo o mundo: todas as cópias aumentaram visivelmente em massa em relação ao IPK. Durante as verificações extraordinárias realizadas em 2014, preparatórias para a redefinição dos padrões métricos, a divergência contínua não foi confirmada. No entanto, a instabilidade residual e irredutível de um IPK físico minou a confiabilidade de todo o sistema métrico para medições precisas de escalas pequenas (atômicas) a grandes (astrofísicas).

Foi feita uma proposta que:

Além da velocidade da luz, quatro constantes da natureza – a constante de Planck, uma carga elementar, a constante de Boltzmann, e a constante de Avogadro – sejam definidas para ter valores exatos
O protótipo internacional do quilograma ser aposentado
As definições atuais do quilograma, ampere, kelvin e toupeira são revisadas
A formulação de definições de unidade base deve mudar a ênfase da unidade explícita para definições constantes explícitas.

As novas definições foram adotadas na 26ª CGPM, em 16 de novembro de 2018, e entraram em vigor em 20 de maio de 2019. A alteração foi adotada pela União Europeia através da Diretiva (UE) 2019/1258.

Histórico

Adotado em 1889, o uso do sistema de unidades MKS sucedeu ao sistema de unidades centímetro-grama-segundo (CGS) no comércio e na engenharia. O sistema de metros e quilogramas serviu de base para o desenvolvimento do Sistema Internacional de Unidades (abreviado SI), que hoje serve como padrão internacional. Por conta disso, os padrões do sistema CGS foram gradativamente substituídos por padrões métricos incorporados do sistema MKS.

Em 1901, Giovanni Giorgi propôs à Associazione elettrotecnica italiana [it] (AEI) que este sistema, ampliado com uma quarta unidade a ser retirada das unidades de eletromagnetismo, será utilizado como um sistema internacional. Este sistema foi fortemente promovido pelo engenheiro elétrico George A. Campbell.

O Sistema Internacional foi publicado em 1960, baseado nas unidades MKS, como resultado de uma iniciativa iniciada em 1948.

A improvisação de unidades

As unidades e magnitudes unitárias do sistema métrico que se tornou o SI foram improvisadas aos poucos a partir de quantidades físicas cotidianas a partir de meados do século XVIII. Só mais tarde eles foram moldados em um sistema decimal coerente e ortogonal de medição.

O grau centígrado como unidade de temperatura resultou da escala desenvolvida pelo astrônomo sueco Anders Celsius em 1742. Sua escala designou contra-intuitivamente 100 como o ponto de congelamento da água e 0 como o ponto de ebulição. De forma independente, em 1743, o físico francês Jean-Pierre Christin descreveu uma escala com 0 como o ponto de congelamento da água e 100 como o ponto de ebulição. A escala ficou conhecida como escala centigrada, ou 100 gradações de temperatura.

O sistema métrico foi desenvolvido a partir de 1791 por um comitê da Academia Francesa de Ciências, encarregado de criar um sistema de medidas unificado e racional. O grupo, que incluía cientistas franceses proeminentes, usou os mesmos princípios para relacionar comprimento, volume e massa que haviam sido propostos pelo clérigo inglês John Wilkins em 1668 e o conceito de usar o meridiano da Terra como base. da definição de comprimento, proposta originalmente em 1670 pelo abade francês Mouton.

Em março de 1791, a Assembleia adotou os princípios propostos pelo comitê para o novo sistema decimal de medida, incluindo o metro definido como 1/10.000.000 do comprimento do quadrante do meridiano da Terra que passa por Paris., e autorizou um levantamento para estabelecer com precisão o comprimento do meridiano. Em julho de 1792, o comitê propôs os nomes metro, são, litro e grave para as unidades de comprimento, área, capacidade e massa, respectivamente. O comitê também propôs que múltiplos e submúltiplos dessas unidades fossem denotados por prefixos decimais, como centi para centésimo e quilo para mil.

Thomson

Maxwell.

William Thomson (Senhor Kelvin) e James Clerk Maxwell desempenharam um papel proeminente no desenvolvimento do princípio da coerência e no nome de muitas unidades de medida.

Mais tarde, durante o processo de adoção do sistema métrico, os latim grama e quilograma substituíram os antigos termos provinciais gravet (1 /1000 túmulo) e túmulo. Em junho de 1799, com base nos resultados da pesquisa dos meridianos, o padrão mètre des Archives e kilogramme des Archives foi depositado no Arquivo Nacional Francês. Posteriormente, naquele ano, o sistema métrico foi adotado por lei na França. O sistema francês teve vida curta devido à sua impopularidade. Napoleão ridicularizou-o e, em 1812, introduziu um sistema substituto, as mesures usuelles ou "medidas consuetudinárias& #34; que restaurou muitas das unidades antigas, mas redefiniu em termos do sistema métrico.

Durante a primeira metade do século XIX, havia pouca consistência na escolha dos múltiplos preferidos das unidades de base: normalmente o miriâmetro (<span data-sort-value="700410000000000000♠" 10000 metros) eram amplamente utilizados na França e em partes da Alemanha, enquanto o quilograma (1000 gramas) em vez do miriagrama foi usado para massa.

Em 1832, o matemático alemão Carl Friedrich Gauss, auxiliado por Wilhelm Weber, definiu implicitamente o segundo como uma unidade básica quando citou o campo magnético da Terra em termos de milímetros, gramas e segundos. Antes disso, a força do campo magnético da Terra só tinha sido descrita em termos relativos. A técnica utilizada por Gauss foi igualar o torque induzido em um ímã suspenso de massa conhecida pelo campo magnético da Terra com o torque induzido em um sistema equivalente sob gravidade. Os cálculos resultantes permitiram-lhe atribuir dimensões baseadas na massa, comprimento e tempo ao campo magnético.

A potência de uma vela como unidade de iluminância foi originalmente definida por uma lei inglesa de 1860 como a luz produzida por uma vela de espermacete puro pesando 1 ⁄6 libras (76 gramas) e queima a uma taxa especificada. O espermacete, uma substância cerosa encontrada nas cabeças dos cachalotes, já foi usado para fazer velas de alta qualidade. Nessa época, o padrão francês de luz baseava-se na iluminação de uma lamparina a óleo Carcel. A unidade foi definida como a iluminação que emana de uma lâmpada que queima óleo de colza puro a uma taxa definida. Foi aceito que dez velas padrão eram aproximadamente iguais a uma lâmpada Carcel.

Convenção do Metro

Uma iniciativa de inspiração francesa para a cooperação internacional em metrologia levou à assinatura, em 1875, da Convenção do Metro, também chamada de Tratado do Metro, por 17 nações. Inicialmente, a convenção abrangia apenas padrões para o metro e o quilograma. Em 1921, a Convenção do Metro foi ampliada para incluir todas as unidades físicas, incluindo o ampere e outras, permitindo assim à CGPM resolver inconsistências na forma como o sistema métrico tinha sido utilizado.

Um conjunto de 30 protótipos do metro e 40 protótipos do quilograma, em cada caso feitos de uma liga de 90% platina-10% irídio, foi fabricado pela empresa britânica especializada em metalurgia e aceito pela a CGPM em 1889. Um de cada foi selecionado aleatoriamente para se tornar o protótipo internacional do medidor e o protótipo internacional do quilograma que substituíram o mètre des Archives e quilogramme des Archives respectivamente. Cada estado membro tinha direito a um de cada um dos protótipos restantes para servir como protótipo nacional para aquele país.

O tratado também estabeleceu uma série de organizações internacionais para supervisionar a manutenção dos padrões internacionais de medição.

Os sistemas CGS e MKS

Na década de 1860, James Clerk Maxwell, William Thomson (mais tarde Lord Kelvin) e outros que trabalhavam sob os auspícios da Associação Britânica para o Avanço da Ciência, basearam-se no trabalho de Gauss e formalizaram o conceito de um sistema coerente. de unidades com unidades básicas e unidades derivadas batizadas de sistema de unidades centímetro-grama-segundo em 1874. O princípio da coerência foi usado com sucesso para definir uma série de unidades de medida baseadas no CGS, incluindo o erg para energia, o dine para força, o barye para pressão, o equilíbrio para viscosidade dinâmica e os stokes para viscosidade cinemática.

Em 1879, o CIPM publicou recomendações para escrever os símbolos de comprimento, área, volume e massa, mas estava fora de seu domínio publicar recomendações para outras quantidades. Começando por volta de 1900, os físicos que usavam o símbolo "μ" (mu) para "micrômetro" ou "mícron", "λ" (lambda) para "microlitro" e "γ" (gama) para "micrograma" passou a usar os símbolos "μm", "μL" e "μg".

No final do século XIX existiam três sistemas diferentes de unidades de medida para medições elétricas: um sistema baseado em CGS para unidades eletrostáticas, também conhecido como sistema Gaussiano ou ESU, um sistema baseado em CGS para unidades eletromecânicas (EMU) e um sistema internacional baseado em unidades definidas pela Convenção do Metro. para sistemas de distribuição elétrica. As tentativas de resolver as unidades elétricas em termos de comprimento, massa e tempo usando análise dimensional foram repletas de dificuldades - as dimensões dependiam de se usar os sistemas ESU ou EMU. Esta anomalia foi resolvida em 1901, quando Giovanni Giorgi publicou um artigo no qual defendia a utilização de uma quarta unidade de base juntamente com as três unidades de base existentes. A quarta unidade pode ser escolhida como corrente elétrica, tensão ou resistência elétrica. Corrente elétrica com unidade denominada 'ampere' foi escolhida como unidade base, e as outras grandezas elétricas derivadas dela de acordo com as leis da física. Esta se tornou a base do sistema de unidades MKS.

No final do século 19 e início do século 20, uma série de unidades de medida não coerentes baseadas em grama/quilograma, centímetro/metro e segundo, como o Pferdestärke (potência métrica) para potência, o darcy para permeabilidade e "milímetros de mercúrio" para pressão barométrica e arterial foram desenvolvidos ou propagados, alguns dos quais incorporaram a gravidade padrão em suas definições.

No final da Segunda Guerra Mundial, vários sistemas de medição diferentes estavam em uso em todo o mundo. Alguns desses sistemas eram variações do sistema métrico; outros baseavam-se em sistemas consuetudinários de medida, como o sistema consuetudinário dos EUA e o sistema imperial britânico.

O sistema prático de unidades

Em 1948, a 9ª CGPM encomendou um estudo para avaliar as necessidades de medição das comunidades científica, técnica e educacional e “para fazer recomendações para um único sistema prático de unidades de medida, adequado para adoção por todos os países”. aderindo à Convenção do Medidor". Este documento de trabalho foi Sistema prático de unidades de medida. Com base neste estudo, a 10ª CGPM em 1954 definiu um sistema internacional derivado de seis unidades básicas, incluindo unidades de temperatura e radiação óptica, além daquelas das unidades de massa, comprimento e tempo do sistema MKS e da unidade atual de Giorgi. Foram recomendadas seis unidades básicas: metro, quilograma, segundo, ampere, grau Kelvin e candela.

A 9ª CGPM também aprovou a primeira recomendação formal para a escrita de símbolos no sistema métrico quando foram estabelecidas as bases das regras como hoje são conhecidas. Estas regras foram posteriormente ampliadas e agora abrangem símbolos e nomes de unidades, símbolos e nomes de prefixos, como os símbolos de quantidade devem ser escritos e usados e como os valores das quantidades devem ser expressos.

Nascimento do SI

Em 1960, a 11ª CGPM sintetizou os resultados do estudo de 12 anos em um conjunto de 16 resoluções. O sistema foi denominado Sistema Internacional de Unidades, abreviado SI do nome francês, Le Système International d' Unidades.

Definições históricas

Quando Maxwell introduziu pela primeira vez o conceito de sistema coerente, ele identificou três quantidades que poderiam ser usadas como unidades básicas: massa, comprimento e tempo. Posteriormente, Giorgi identificou a necessidade de uma unidade de base elétrica, para a qual foi escolhida a unidade de corrente elétrica para SI. Outras três unidades básicas (para temperatura, quantidade de substância e intensidade luminosa) foram adicionadas posteriormente.

Os primeiros sistemas métricos definiam uma unidade de peso como unidade base, enquanto o SI define uma unidade de massa análoga. No uso diário, estes são em sua maioria intercambiáveis, mas em contextos científicos a diferença é importante. Massa, estritamente a massa inercial, representa uma quantidade de matéria. Relaciona a aceleração de um corpo à força aplicada através da lei de Newton, F = m × a: força é igual a massa vezes aceleração. Uma força de 1 N (newton) aplicada a uma massa de 1 kg irá acelerá-la a 1 m/s². Isto é verdade quer o objeto esteja flutuando no espaço ou em um campo gravitacional, por exemplo. na superfície da Terra. Peso é a força exercida sobre um corpo por um campo gravitacional e, portanto, seu peso depende da força do campo gravitacional. O peso de uma massa de 1 kg na superfície da Terra é m × g; a massa vezes a aceleração da gravidade, que é de 9,81 newtons na superfície da Terra e é de cerca de 3,5 newtons na superfície de Marte. Como a aceleração da gravidade é local e varia de acordo com a localização e altitude na Terra, o peso é inadequado para medições precisas de uma propriedade de um corpo, e isso torna uma unidade de peso inadequada como unidade básica.

Unidades de base SI
Nome da unidade	Definição
Segundo	Prioridade: (1675) 1/86400 de um dia de 24 horas de 60 minutos de 60 segundos.^TLB Intervenção (1956): 1/31556925.9747 do ano tropical para 1900 Janeiro 0 em 12 horas ephemeris tempo. Corrente (1967): A duração de 9192631770 períodos de radiação correspondentes à transição entre os dois níveis hiperfinos do estado de terra do átomo de césio-133.
O que foi?	Prioridade (1793): 1/10.)) do meridiano através de Paris entre o Pólo Norte e o equador.^FG Intervenção (1889): O protótipo do metro escolhido pelo CIPM, à temperatura do gelo derretido, representa a unidade métrica de comprimento. Intervenção (1960): 1650763.73 comprimentos de onda no vácuo da radiação correspondente à transição entre as 2p^10. e 5d⁵ Níveis quânticos do átomo krypton-86. Corrente (1983): A distância percorrida pela luz no vácuo em 1/299792458 Segundo.
quilograma	Prioridade (1793): O sepultura foi definido como sendo a massa (então chamado peso) de um litro de água pura no seu ponto de congelação.^FG Intervenção (1889): A massa de um pequeno cilindro de agachamento de ≈47 centímetros cúbicos de liga de platina-iridium mantido no Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM), Pavillon de Breteuil, França. Também, na prática, qualquer uma das inúmeras réplicas oficiais dele. Corrente (2019): O quilograma é definido pela definição da constante Planck $h$ exatamente para 6.62607015×10.^{- 34.}J⋅s (J = kg⋅m²⋅s^-2), dada as definições do metro e do segundo. Então a fórmula seria kg = $h$ /6.62607015×10.^{- 34.}?²⋅s^{- Sim.}
Ampère	Prioridade (1881): Um décimo da unidade eletromagnética CGS de corrente. A unidade eletromagnética [CGS] de corrente é aquela corrente, fluindo em um arco de 1 cm de comprimento de um círculo 1 cm de raio, que cria um campo de um oersted no centro. ^ICE Intervenção (1946): A corrente constante que, se mantida em dois condutores paralelos retos de comprimento infinito, de secção transversal circular negligível, e colocada 1 m separada no vácuo, produziria entre estes condutores uma força igual a 2×10.^-7 newtons por metro de comprimento. Corrente (2019): O fluxo de 1/1.602176634×10.^-19. vezes a carga elementar $e$ por segundo.
- Sim.	Prioridade (1743): O escala centígrado é obtido atribuindo 0 °C ao ponto de congelação da água e 100 °C ao ponto de ebulição da água. Intervenção (1954): O ponto triplo de água (0.01 °C) definido para ser exatamente 273.16 K. Anterior (1967): 1/273.16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água. Corrente (2019): O kelvin é definido pela definição do valor numérico fixo da constante de Boltzmann $k$ para 1.380649×10.^-23J.K.^{- Sim.}, (J = kg⋅m²⋅s^-2), dada a definição do quilograma, do metro e do segundo.
toupeira	Prioridade (1900): Uma quantidade stoichiometric que é a massa equivalente em gramas do número de moléculas de Avogadro de uma substância.^ICAW Intervenção (1967): A quantidade de substância de um sistema que contém tantas entidades elementares como há átomos em 0,012 quilograma de carbono-12. Corrente (2019): A quantidade de substância exactamente 6.02214076×10.²³ entidades elementares. Este número é o valor numérico fixo da constante de Avogadro, $N$ _A, quando expresso na unidade mol^{- Sim.} e é chamado o número Avogadro.
candelabro	Prioridade (1946): O valor da nova vela (nome inicial para a candela) é tal que o brilho do radiador completo à temperatura da solidificação do platina é 60 novas velas por centímetro quadrado. Corrente (1979): A intensidade luminosa, em uma determinada direção, de uma fonte que emite radiação monocromática de frequência 5.4×10.¹⁴ hertz e que tem uma intensidade radiante nessa direção de 1/683 watt per steradian. Nota: ambas as definições antigas e novas são aproximadamente a intensidade luminosa de uma vela espermaceti que queima modestamente brilhante, no final do século XIX chamado de "candlepower" ou um "candle".
Notas ^ Definições interinstitucionais são dadas aqui apenas quando houve uma significativo diferença na definição. ^ Em 1954, a unidade de temperatura termodinâmica era conhecida como o "grau Kelvin" (symbol °K; "Kelvin" spelt com uma mala superior "K"). Foi renomeado o "kelvin" (symbol "K"; "kelvin" spelt com um caso menor "k") em 1967. O Prioridade As definições das várias unidades de base na tabela acima foram feitas pelos seguintes autores e autoridades: TLB = Tito Livio Burattini, Misura universalVilnius, 1675 FG = Governo francês ICE = Comissão Electrotécnica Internacional ICAW = Comissão Internacional de Pesos Atómicos Todas as outras definições resultam de resoluções do CGPM ou do CIPM e são catalogadas no Catálogo SI.

Unidades relacionadas

Unidades não SI aceitas para uso com SI

Muitas unidades não SI continuam a ser utilizadas na literatura científica, técnica e comercial. Algumas unidades estão profundamente enraizadas na história e na cultura, e a sua utilização não foi totalmente substituída pelas suas alternativas de SI. O CIPM reconheceu e reconheceu tais tradições ao compilar uma lista de unidades não-SI aceitas para uso com o SI:

Embora não seja uma unidade SI, a litro pode ser usada com unidades SI. É equivalente a (10 cm)³= (1 dm)³= 10^-3m³.

Algumas unidades de tempo, ângulo e unidades herdadas não SI têm um longo histórico de uso. A maioria das sociedades utilizou o dia solar e as suas subdivisões não decimais como base de tempo e, ao contrário do pé ou da libra, estes eram os mesmos, independentemente de onde estavam a ser medidos. O radiano, sendo 1/2 $π$ de uma revolução, tem vantagens matemáticas, mas raramente é usado para navegação. Além disso, as unidades utilizadas na navegação ao redor do mundo são semelhantes. A tonelada, o litro e o hectare foram adotados pela CGPM em 1879 e foram mantidos como unidades que podem ser usadas junto com as unidades do SI, tendo recebido símbolos únicos. As unidades catalogadas são fornecidas abaixo.

A maioria deles, para serem convertidos para a unidade SI correspondente, exigem fatores de conversão que não são potências de dez. Alguns exemplos comuns de tais unidades são as unidades habituais de tempo, nomeadamente o minuto (fator de conversão de 60 s/min, já que 1 min = 60 s), a hora (3600 s) e o dia (86400 s); o grau (para medir ângulos planos, 1° = $π$ /180 rad); e o elétron-volt (um unidade de energia, 1 eV = 1.602176634×10⁻¹⁹ J).

Unidades não-SI aceitas para uso com unidades SI
Quantidade	Nome	Símbolo	Valor em unidades SI
Tempo	Um minuto.	min	1 min = 60 s
	hora da hora	h	1 h = 60 min = 3600 s
	dia	D	1 d = 24 h = 86400S
comprimento	Unidade astronômica	AU	1 au = 149597870700m
ângulo de plano e fase	grau	°	1° = $D$ /180 Rad
	um minuto	?	1′′ = 1/60- Sim. $D$ /10.800 Rad
	segundo arco	"	1′′′ = 1/60′′′= $D$ /648) Rad
área	hectare	ha	1 ha = 1 hm² = 10⁴ m²
volume	Litro	l, L	1 l = 1 L = 1 dm³ = 10³ cm³ = 10^-3 m³
massa	ton (tm)	)	1 t = 1 Mg = 10³ kg
massa	Dalton.	Da	1 Da = 1.660539040(20)×10.^-27kg
energia	elétronvolt	EV	1 eV = 1.602176634×10.^-19.JJ
logarítmica quantidades de razão	Neper	Np	No uso dessas unidades é importante que a natureza da quantidade seja especificada e que qualquer valor de referência utilizado seja especificado.
	BEM	B
	Decibel	DB

Did you mean:

These units are used in combination with SI units in common units such as the kilowatt-hour (1 kWh = 3.6 MJ).

Unidades métricas que não são reconhecidas pelo SI

Embora o termo sistema métrico seja frequentemente usado como um nome alternativo informal para o Sistema Internacional de Unidades, existem outros sistemas métricos, alguns dos quais foram amplamente utilizados no passado ou ainda são usados em áreas específicas. Existem também unidades métricas individuais, como o sverdrup e o darcy, que existem fora de qualquer sistema de unidades. A maioria das unidades dos outros sistemas métricos não são reconhecidas pelo SI.

Os exemplos incluem o sistema centímetro-grama-segundo (CGS), o sistema métrico dominante nas ciências físicas e na engenharia elétrica desde a década de 1860 até pelo menos a década de 1960, e ainda em uso em alguns campos. Inclui unidades não reconhecidas no SI, como gal, dyne, erg, barye, etc. em seu setor mecânico, bem como equilíbrio e stokes na dinâmica de fluidos. Quando se trata de unidades de grandezas em eletricidade e magnetismo, existem várias versões do sistema CGS. Dois deles são obsoletos: o CGS eletrostático ('CGS-ESU', com as unidades SI não reconhecidas de statcoulomb, statvolt, statampere, etc.) e o sistema eletromagnético CGS ('CGS-EMU& #39;, com abampere, abcoulomb, oersted, maxwell, abhenry, gilbert, etc.). Uma 'mistura' destes dois sistemas ainda é popular e é conhecido como sistema Gaussiano (que inclui o gauss como um nome especial para a unidade CGS-EMU maxwell por centímetro quadrado).

Na engenharia (além da engenharia elétrica), havia antigamente uma longa tradição de uso do sistema métrico gravitacional, cujas unidades não reconhecidas no SI incluem o quilograma-força (kilopond), atmosfera técnica, potência métrica, etc. O sistema tonelada-segundo (mts), usado na União Soviética de 1933 a 1955, tinha unidades não reconhecidas no SI, como sthène, pièze, etc. Outros grupos de unidades métricas não reconhecidas no SI são as várias unidades herdadas e CGS relacionadas à ionização. radiação (rutherford, curie, roentgen, rad, rem, etc.), radiometria (langley, jansky), fotometria (phot, nox, stilb, nit, meter-candle,^:17 lambert, apostilb, skot, rodovalho, troland, talbot, vela, vela), termodinâmica (caloria) e espectroscopia (centímetro recíproco).

Algumas outras unidades métricas não reconhecidas no SI que não se enquadram em nenhuma das categorias já mencionadas incluem are, bar, barn, fermi, gradian (gon, grad ou grade), quilate métrico, mícron, milímetro de mercúrio, torr, milímetro (ou centímetro, ou metro) de água, milimícron, mho, estéreo, unidade x, γ (unidade de massa), γ (unidade de densidade de fluxo magnético) e λ (unidade de volume). Em alguns casos, as unidades métricas não reconhecidas do SI têm unidades SI equivalentes formadas pela combinação de um prefixo métrico com uma unidade SI coerente. Por exemplo, 1 $γ$ (unidade de densidade de fluxo magnético) = 1 nT, 1 Gal = 1 cm⋅s⁻², 1 barye = 1 deci pascal, etc. (um grupo relacionado são as correspondências como 1 abampere ≘ 1 deca ampere, 1 abhenry ≘ 1 nano Henry, etc.). Às vezes, não se trata nem mesmo de um prefixo métrico: a unidade SI não reconhecida pode ser exatamente igual a uma unidade coerente do SI, exceto pelo fato de que o SI não reconhece o nome e o símbolo especiais. Por exemplo, o nit é apenas um nome não reconhecido no SI para a unidade SI candela por metro quadrado e o talbot é um nome não reconhecido no SI para a unidade SI lúmen segundo. Freqüentemente, uma unidade métrica não SI está relacionada a uma unidade SI por meio de um fator de potência de dez, mas não uma que tenha um prefixo métrico, por exemplo, 1 dyn = 10⁻⁵ newton, O angstrom (1 Å = 10⁻¹⁰ m), ainda usado em vários campos, etc. (e correspondências como 1 gauss ≘ 10⁻⁴ tesla). Por fim, existem unidades métricas cujos fatores de conversão para unidades SI não são potências de dez, por exemplo, 1 caloria = 4,184 joules e 1 quilograma-força = 9,806650 newtons. Algumas unidades métricas não reconhecidas do SI ainda são frequentemente usadas, por exemplo, a caloria (na nutrição), o rem (nos EUA), o jansky (na radioastronomia), o gauss (na indústria) e as unidades CGS-Gaussianas de forma mais geral (em alguns subcampos da física), a potência métrica (para a potência do motor, na maior parte do mundo que não fala inglês), o quilograma-força (para o empuxo do motor de foguete, na China e às vezes na Europa), etc. raramente usado, como o sthene e o rutherford.

Usos inaceitáveis

Às vezes, são introduzidas variações no nome da unidade SI, misturando informações sobre a grandeza física correspondente ou as condições de sua medição; no entanto, esta prática é inaceitável com o SI. Os exemplos incluem: "watt-pico" e "watt RMS"; "medidor de geopotencial" e "metro vertical"; "metro cúbico padrão"; "segundo atômico", "segundo efeméride" e "segundo sideral".

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