Angelo Luis Ferreira | 08/12/2024 Acessos: 347

1. Introdução

https://plataforma.bvirtual.com.br/Acervo/Publicacao/3273

1.1. A Indústria Eletroeletrônica

A evolução da indústria eletroeletrônica está diretamente ligada à tecnologia e a miniaturização de componentes, como os circuitos integrados, e ao avanço da nanotecnologia, permitindo que produtos eletrônicos se tornem mais eficientes e menores ao longo do tempo.

Mudança acelerada na tecnologia

A tecnologia está em constante transformação, impulsionada pela necessidade de criar novos produtos, melhorar os sistemas existentes e atender novas demandas de mercado. Antes, as mudanças tecnológicas eram graduais, mas agora acontecem em um ritmo muito mais acelerado.

Miniaturização de componentes

Uma das principais transformações foi a miniaturização dos dispositivos eletrônicos. Por exemplo:

• Telefones celulares: que antes eram grandes como notebooks, hoje são pequenos como baralhos de cartas e muito mais sofisticados.
• Caixas de som e outros dispositivos: evoluíram de grandes fitas cassete para dispositivos como smartphones, capazes de armazenar milhares de músicas ou fotos.

Avanços em circuitos integrados (CIs)

A miniaturização dos componentes eletrônicos foi possível graças a uma invenção crucial em 1958: o circuito integrado (CI). Esses circuitos permitiram que componentes extremamente pequenos (menores que 50 nanômetros) fossem desenvolvidos, o que levou ao surgimento de nanotecnologia e nanochips.

Para ilustrar o tamanho desses componentes, o texto explica que um nanômetro é uma medida extremamente pequena. Dentro de 1 polegada, caberiam 1.000 linhas de 1 nanômetro cada. Um chip de computador moderno pode conter milhões de transistores minúsculos, permitindo um desempenho muito maior em dispositivos cada vez menores.

1.2. Unidades de Medida

O que são Unidades de Medida?

As unidades de medida são padrões definidos que usamos para expressar as quantidades de diferentes grandezas físicas. Por exemplo:

• A distância pode ser medida em metros.
• O tempo pode ser medido em segundos.
• A massa pode ser medida em quilogramas.

Cada grandeza tem uma unidade específica que nos ajuda a expressar o quanto dessa grandeza estamos medindo. Isso faz com que todos possam entender os valores de forma padronizada.

Por que usar Unidades Padronizadas?

Sem unidades de medida padronizadas, seria impossível comparar resultados ou fazer previsões. Imagine se cada pessoa usasse uma unidade diferente para medir a distância – seria muito confuso! Por isso, é importante:

• Ter precisão: As unidades permitem que você meça de forma exata e repita experimentos ou cálculos.
• Facilitar a comunicação: Todos podem entender e comparar as medições quando usam as mesmas unidades.
• Unificação global: No mundo da ciência, da indústria e do comércio, as unidades padronizadas facilitam a colaboração e o intercâmbio de conhecimento e produtos.

1.3. Sistemas de Unidades

Sistemas de unidades são conjuntos de unidades de medida padronizadas usadas para quantificar grandezas físicas como comprimento, massa, tempo, temperatura, etc. Eles fornecem uma base comum para medir e comparar essas grandezas de maneira consistente em diferentes contextos, seja no dia a dia, na ciência ou na indústria. Os principais sistemas de unidades utilizados são:

1.3.1. Sistema Internacional de Unidades (SI)

O Sistema Internacional de Unidades (SI) é o sistema mais amplamente aceito no mundo para a padronização de unidades. Ele foi estabelecido para unificar e simplificar as unidades de medida, sendo usado principalmente em ciência, engenharia, indústria e comércio. Suas unidades são baseadas no sistema métrico decimal, o que facilita a conversão entre unidades (multiplicações ou divisões por 10, 100, etc.).

O SI foi criado em 1960, na 11ª Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), com a finalidade de padronizar as unidades de medida das inúmeras grandezas existentes, com objetivo de facilitar a sua utilização e torná-las acessíveis a todos. Ele define um grupo de sete grandezas de Grandezas de Base (Unidades Básicas) e as demais grandezas a partir delas: Grandezas Derivadas (Unidades Derivadas), Grandezas Adimensionais e Grandezas de Contagem:

Grandezas de Base (Unidades Básicas):

1. Metro (m) – Unidade de medida de comprimento. (Ex.: A altura de uma pessoa pode ser 1,75 metros.)

2. Quilograma (kg) – Unidade de medida de massa. (Ex.: O peso de uma maçã pode ser cerca de 0,2 kg.)

3. Segundo (s) – Unidade de medida de tempo. (Ex.: Um minuto tem 60 segundos.)

4. Ampère (A) – Unidade de medida de corrente elétrica. (Ex.: A corrente elétrica que passa por um fio pode ser de 5 amperes.)

5. Kelvin (K) – Unidade de medida de temperatura (usada no contexto científico). (Ex.: A temperatura do gelo em fusão é 273 K.)

6. Mol (mol) – Unidade de medida de quantidade de substância. (Ex.: Um mol de moléculas de água contém cerca de 6,022 × 10²³ moléculas.)

7. Candela (cd) – Unidade de medida de intensidade luminosa. (Ex.: A luz de uma vela tem intensidade de aproximadamente 1 candela.)

Grandezas Derivadas (Unidades Derivadas):

Algumas grandezas não têm uma unidade básica, mas são derivadas de outras unidades. Alguns exemplos são:

• Metro por segundo (m/s) – Medida de velocidade. Ex.: Um carro pode estar viajando a 20 metros por segundo (m/s).

• Joule (J) – Medida de energia. Ex.: Uma lâmpada pode consumir 60 joules de energia a cada segundo (60 watts).

• Newton (N) – Medida de força. Ex.: A gravidade exerce uma força de aproximadamente 9,8 N sobre cada quilograma de massa.

Grandezas Adimensionais

As grandezas adimensionais são aquelas que não possuem uma unidade associada. Isso significa que seu valor é expresso como um número puro, sem precisar de uma medida como metros, segundos ou quilogramas. Elas surgem em muitas áreas da física, química, matemática e engenharia, geralmente como resultado de relações ou proporções entre grandezas que se cancelam mutuamente.

• Índice de refração: Mede a relação entre a velocidade da luz em dois meios. Como é a razão entre duas velocidades (com as mesmas unidades), resulta em um número sem unidade.

• Número de Reynolds: Usado em mecânica de fluidos para caracterizar o tipo de escoamento (laminar ou turbulento). É a razão entre forças inerciais e viscosas, e por isso, é adimensional.

• Fração: Uma relação entre duas quantidades da mesma natureza. Por exemplo, a fração de uma solução é a proporção do soluto em relação ao solvente.

• Razões trigonométricas: Como seno, cosseno e tangente, que são razões de lados de um triângulo e, portanto, não têm unidade.

Grandezas de Contagem

As grandezas de contagem referem-se a quantidades que são expressas como um número de objetos inteiros. Elas não estão associadas a nenhuma unidade de medida, mas representam simplesmente o número de elementos ou eventos presentes em um sistema.

• Número de átomos: Ao contar átomos em uma amostra.
• Número de pessoas: Contagem de indivíduos em um grupo ou população.
• Número de carros: Quantidade de veículos em um estacionamento, por exemplo.
• Número de mols: Um mol contém cerca de 6,022 × 10²³ entidades (átomos, moléculas, etc.), e o próprio mol é uma forma de contagem.
• Número de voltas: Contagem de quantas voltas um objeto deu em uma pista.
  

1.3.2. Sistema Métrico Decimal

O sistema métrico é um sistema de medidas amplamente utilizado em todo o mundo, conhecido por sua simplicidade e base decimal. Ele foi criado no final do século XVIII, durante a Revolução Francesa, para padronizar as unidades de medida e facilitar o comércio, a ciência e o cotidiano. Em 1960, o Sistema Métrico Decimal foi substituído pelo Sistema Internacional de Unidades - SI, mais complexo e sofisticado que o anterior. Vamos entender mais sobre o sistema métrico de maneira didática:

Principais Características do Sistema Métrico

• Base Decimal: O sistema métrico é baseado no número 10, o que facilita a conversão entre unidades. Por exemplo, para converter metros para centímetros, basta multiplicar por 100, já que há 100 centímetros em 1 metro. Isso torna o sistema muito prático e fácil de usar.

• Unidades Padronizadas: Cada tipo de grandeza física tem uma unidade principal no sistema métrico. Essas unidades são universalmente aceitas e padronizadas, o que ajuda na comunicação científica e técnica entre diferentes países e culturas.

• Uso Global: Embora o sistema métrico seja adotado pela maioria dos países, existem exceções, como os Estados Unidos, onde o Sistema Imperial ainda é amplamente utilizado.

Unidades Métricas Básicas

As principais unidades de medida no sistema métrico estão divididas em algumas categorias:

Comprimento

• Metro (m): O metro é a unidade padrão de comprimento no sistema métrico.
• Unidades menores: Centímetro (cm) e Milímetro (mm).
  • 1 metro = 100 centímetros.
  • 1 metro = 1000 milímetros.
• Unidades maiores: Quilômetro (km).
  • 1 quilômetro = 1000 metros.

Exemplos:

• A altura de uma pessoa pode ser medida em metros (ex: 1,75 m).
• A distância entre cidades pode ser expressa em quilômetros (ex: 10 km).

Massa

• Grama (g): A grama é a unidade padrão de massa.
• Unidade maior: Quilograma (kg).
  • 1 quilograma = 1000 gramas.

Exemplos:

• O peso de um objeto pequeno, como uma caneta, pode ser em gramas (ex: 15 g).
• A massa de uma pessoa geralmente é expressa em quilogramas (ex: 70 kg).

Volume

• Litro (L): O litro é a unidade padrão de volume para líquidos.
• Unidade menor: Mililitro (mL).
  • 1 litro = 1000 mililitros.

Exemplos:

• Uma garrafa de água pode ter 500 mililitros (0,5 L).
• Um galão de leite pode conter 3 litros.

Tempo

• Segundo (s): A unidade padrão de tempo é o segundo.
• Unidades maiores: Minuto (min) e Hora (h).
  • 1 minuto = 60 segundos.
  • 1 hora = 60 minutos.

Exemplos:

• O tempo para completar uma volta na pista pode ser medido em segundos (ex: 12 s).
• Um filme pode durar 2 horas (ex: 120 minutos).

Temperatura

• Celsius (°C): O sistema métrico usa a escala Celsius para medir temperatura.
• Na escala Celsius:
  • 0°C é o ponto de congelamento da água.
  • 100°C é o ponto de ebulição da água ao nível do mar.

Exemplos:

• A temperatura ambiente pode ser de 25°C.
• A água ferve a 100°C.

Prefixos no Sistema Métrico

O sistema métrico usa prefixos para indicar múltiplos ou submúltiplos das unidades básicas. Alguns prefixos comuns são:

Exemplo de uso:

• 1 quilômetro (km) = 1000 metros.
• 1 mililitro (mL) = 0,001 litros.

História do Sistema Métrico

O sistema métrico foi oficialmente adotado pela França em 1795 como um esforço para unificar as várias unidades de medida regionais que eram confusas e inconsistentes. Depois disso, ele se espalhou pelo mundo, tornando-se o sistema preferido pela ciência e pelo comércio internacional.

Vantagens do Sistema Métrico

1. Facilidade de Conversão: Graças à base decimal, as conversões entre diferentes unidades métricas são simples (basta multiplicar ou dividir por potências de 10).

2. Padronização: O uso universal de unidades métricas padroniza medições e facilita a colaboração internacional em ciência, indústria e comércio.

3. Clareza e Consistência: Ao usar o sistema métrico, as pessoas evitam a confusão que poderia surgir com sistemas de medição não padronizados.

1.3.3. Sistema Inglês ou Sistema Imperial