Grandezas físicas são as características, ou propriedades, de algo, ou fenômeno, que podem ser medidas direta ou indiretamente. Elas podem ser: escalares ou vetoriais.- Grandezas escalares: que se definem com apenas um valor. Por exemplo, massa e tempo;
- Grandezas vetoriais: que, além do valor, também precisam de uma direção de aplicação e um sentido de aplicação. Por exemplo, velocidade e força.
Para medir as grandezas é necessário haver uma quantidade de referência. Isso significa que deve haver uma unidade de medida para que se possa medir uma grandeza. Por exemplo, para comprarmos leite no supermercado, devemos saber quanto queremos do produto. Ex; 2 litros, neste caso, a unidade de medida é o litro.
O SI (Sistema Internacional de Unidades) estabelece sete grandezas básicas e suas respectivas unidades. São elas: o comprimento, a massa, o tempo, a corrente elétrica, a temperatura, a quantidade de substância e a intensidade luminosa. A partir das unidades de base dessas grandezas, podemos obter suas unidades derivadas.
Unidades de base
Vamos conhecer algumas grandezas físicas, suas unidades e simbologias.
- comprimento em metros;
- massa em gramas;
- tempo em segundos;
- temperatura em graus celcius.
Unidades derivadas
Volume é a grandeza física que define a quantidade de espaço ocupado por um corpo. Um corpo físico ocupa três dimensões no espaço (comprimento, largura e altura), por isso, as unidades de volume são unidades lineares elevadas à terceira potência, como metro cúbico (m3) ou milímetro cúbico (mm3). Além dessas, também há outras, como o litro (l).
Observe as dimensões de uma caixa: Perceba que a caixa tem volume de 48000 mm³. Este valor é obtido por meio da multiplicação de suas dimensões, 60 x 40 x 20, supondo que elas estejam em milímetros. Muitas vezes não pensamos apenas em um objeto, mas também na sua localização ou posição. E a mudança da posição nos dá a velocidade.
Velocidade é o resultado da distância para sair de um local e chegar a outro, além do tempo necessário para percorrer este percurso. De acordo com a física, velocidade é a distância percorrida por um corpo em um determinado tempo. Esta é uma grandeza vetorial, ou seja, possui um valor (ou módulo), uma direção e um sentido de aplicação. Suas unidades mais comuns são m/s e km/h.
Quando a velocidade de um objeto muda, significa que ele está submetido a uma aceleração. Mas você sabe o que é aceleração?
Aceleração é a variação da velocidade, ou seja, a mudança na velocidade de um corpo em um determinado tempo. Esta é uma grandeza vetorial. Sua unidade mais comum é o m/s2.
Se um objeto tem uma aceleração de 2 m/s², isso significa que a cada segundo, sua velocidade aumenta em 2 m. Perceba que na medida em que aumentamos a força aplicada sobre o carro, a sua aceleração aumenta na mesma proporção.
Portanto, para haver uma aceleração, é preciso haver também uma força aplicada ao objeto.
Força é uma grandeza física que resulta na alteração do estado de um corpo. Uma das consequências da aplicação de uma força é tirar um corpo da inércia, concedendo movimento ou aceleração a ele. No entanto, embora apresente esta capacidade, nem sempre a aplicação de uma força altera o estado de movimento de um corpo. Se você empurrar uma parede, por exemplo, provavelmente não a moverá, apesar de exercer muita força sobre ela. Outra consequência comum da ação de uma força é a deformação. Se você apertar uma lata de refrigerante, certamente poderá amassá-la.
Assim, podemos definir que a força é uma grandeza vetorial que pode ser definida pela aceleração de uma massa. Suas principais unidades são o Newton (N) e o quilograma-força (kgf), além da libra-força (lbf).
Mas a força também pode resultar em pressão.
A Pressão é considera a força e a área em que ela está sendo aplicada. Se pressionamos o dedo contra uma bola de futebol, nada acontecerá. Mas, se você empregar a mesma força para pressionar a ponta de um prego contra a mesma bola, provavelmente vamos fazer um furo na bola.
Note que a área de contato de seu dedo na bola é muito maior que a área de contato da ponta do prego contra a bola, o que faz toda a diferença. Ou seja, podemos dizer que se um corpo tem a sua massa acelerada contra uma área, está ocorrendo pressão. O que, de forma sucinta, define pressão como a força aplicada em uma área.
As unidades de pressão são as unidades de força divididas por unidades de área. As mais comuns são: o Pascal (Pa), que equivale ao (N/m²) e seus múltiplos (MPa e GPa), além de kgf/mm², kgf/cm², lbf/in² (psi).
A ideia de pressão frequentemente está associada à temperatura, pois uma interfere sobre a outra. A panela de pressão, por exemplo, utiliza a pressão para aumentar sua temperatura interna.
A pressão em fluidos que não estejam confinados, no entanto, provoca um escoamento, ou seja, uma vazão do fluido. Quando abrimos uma torneira, por exemplo, a pressão da água no encanamento permite que ela escoe pela torneira.
Vazão é a grandeza vetorial usada para controle ou medição do escoamento de líquidos e gases. A vazão pode ser entendida como o volume de um determinado fluido que passa por uma seção de controle em um determinado tempo.
Suas unidades são de volume por tempo, como m³/s, l / h e outras. Os fluidos podem ter sua vazão por tubos ou por canais abertos, como em um rio. Observe alguns tipos de tubos e conexões usados em escoamento de fluidos.
