No último post, ao referir a permanência do “barril”, como unidade de volume em que ainda se transacciona o petróleo, fui tentar perceber o que se passa com as unidades de grandezas físicas.
Um bom começo é consultar a Wikipedia em português ou em inglês sobre este assunto, onde se começa por enumerar as unidades básicas que constituem actualmente o SI.
Lembro-me das referências nas aulas de História à multiplicidade de medidas e de moedas que eram típicas da sociedade feudal, pulverizada em domínios de pequena dimensão predominando a autarcia das aldeias.
Parece-me existirem dois motivos principais para uniformizar as medidas:
- facilitar as trocas de produtos;
- facilitar a realização de cálculos em que se incluem grandezas físicas de diferente natureza, para evitar nas fórmulas a presença de constantes espúrias, desnecessárias caso o sistema de unidades seja bem concebido.
Na Europa, o desenvolvimento do comércio aumentou a pressão para uma normalização das medidas. À inconveniência da necessidade de converter medidas diferentes sobrepunha-se o problema de medidas com nomes idênticos mas cujo valor variava de região para região.
Romper com a tradição na Europa precisou neste caso de uma revolução, a francesa, que optou por criar medidas novas de raiz em decisão da Assembleia Constituinte em 1790, tendo os padrões do metro e do kilograma sido concluídos em 1799. Porém Napoleão, que apoiara a criação dum sistema de novas medidas, acabou por aprovar um regresso a algumas medidas tradicionais e só em 1830 a França reintroduziu o sistema métrico
Entretanto a Inglaterra aprovou o “Imperial System of Units” em decreto de 1824, de que algumas medidas ainda subsistem no Reino Unido e nos Estados Unidos da América.
Em 1875 foi finalmente assinada por 12 países a Convenção do Metro, Portugal aderiu em 1876, na versão em francês detalha os estados que aderiram a esta convenção em cada período de 25 anos desde 1875.
Os países signatários fundadores em 1875 foram:
- Alemanha, Áustria-Hungria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, França, Itália, Noruega, Rússia, Suécia, Suíça, Turquia;
e de 1886 a 1900 aderiram:
- Argentina, Estados Unidos da América, Japão, México, Portugal, Reino Unido, Roménia, Sérvia, Venezuela
Actualmente apenas os Estados Unidos da América, a Libéria e Myanmar não são signatários desta convenção. Neste artigo da Wikipedia (Metrication in the USA) explica o que se tem passado com os esforços de passagem para o SI. De uma forma geral os políticos dos EUA não se decidiram a impor o uso do sistema métrico. Os trabalhos científicos costumam usar o SI, e existem contratos impondo o seu uso como por exemplo da NASA. Com a globalização da manufactura de automóveis esta indústria passou a usar exclusivamente o SI. A indústria da construção é uma das áreas onde predominam as “medidas tradicionais”.
Quando eu passei pelo liceu, de 1959 a 1966 estavam ainda em uso 3 sistemas principais: o CGS (centímetro, grama, segundo), o MKS (metro, kilograma-massa, segundo) e um terceiro, MKfS (metro, kilograma força, segundo), este último já considerado com pouco futuro. Recordei agora que no CGS a unidade de força era o “dine” e a unidade de energia era o “erg”. Vi na Wikipédia que o sistema CGS continua a ser usado nalguns casos por a dimensão das suas unidades ser mais adequada a experiências de laboratório mas que o sistema SI aprovado em 1960, descendente do MKS com a adição de mais 4 unidades básicas, está a ser cada vez mais usado.
Não me lembro de me falarem no pascal, a unidade de pressão do MKS e também do SI, mas lembro-me de falarem na “atm” (atmosfera) no “bar”(aproximadamente 1 atm), no “milibar”, e de que a pressão atmosférica normal (1 atm) equivalia a uma coluna de 76cm de mercúrio. Noto que enquanto antigamente a pressão dos pneus era especificada em PSI (Pound/square inch) actualmente é mais comum ser dada em bar. Noutro dia tive que converter bar em PSI (1bar= 14.5 PSI) ou vice-versa, a partir de valores equivalentes referidos no manual do meu automóvel, porque o reboque do meu carro tinha o valor da pressão dos pneus especificada numa unidade diferente da disponível na escala do aparelho de encher pneus.
À primeira vista é um bocado surpreendente que a adesão à Convenção do Metro tenha demorado tantos anos bem como a extensão do sistema MKS com 3 unidades básicas para o sistema SI com 7 unidades básicas, que foi concluída apenas em 1960, 161 anos depois do depósito dos padrões do metro e do kilograma em 1799!
Actualmente já não se usam objectos físicos como padrões primários das medidas, sendo todos os padrões das unidades básicas definidos a partir de constantes físicas, por exemplo a unidade de tempo (segundo) que inicialmente era definida como 1/86400 da duração de 1 dia solar médio é actualmente definida como “a duração de 9 192 631 770 períodos da radiação correspondente à transição entre dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio 133”, um metro como"o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 de segundo" e as outras unidades básicas têm a sua definição explicada através do diagrama que mostro a seguir
e que é explicado neste artigo da Wikipédia sobre redefinição de 2019 das unidades básicas do SI. De uma maneira geral as novas definições mantêm invariante o valor de cada padrão para as aplicações mais comuns, sentindo-se a diferença apenas para as aplicações mais sofisticadas.
Esta forma de definir os padrões tem a vantagem de eliminar a dependência que antes existia de os padrões principais estarem depositados num país específico.
Existe outra representação gráfica do SI em que além das unidades básicas são referidas também as constantes físicas usadas pelo SI para definir cada uma delas, duma forma mais abreviada do que a mostrada acima:
Esta é mais uma área como tantas outras em que tem existido um progresso ao longo dum período de tempo muito prolongado em que se conseguiu juntar esforços de harmonização a um nível verdadeiramente planetário.
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