Capítulo 1 • Introdução Em seu lugar, utiliza-se o sistema SI. A Tabela 1-1 mostra algumas grandezas encontradas com frequência e as respectivas unidades expressas nos dois sistemas. O sistema SI une as unidades métricas MKS e as unidades elétricas em um único sistema: veja as Tabelas 1-2 e 1-3. (Não se preocupe ainda com as unidades elétricas. Elas serão definidas posteriormente, a partir do Capítulo 2.) Observe que alguns símbolos e abreviações são expressos com letra maiúscula e outros, com letra minúscula.
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Tabela 1-1 Grandezas Comuns 1 metro = 100 centímetros = 39,37 polegadas 1 milímetro = 39,37 mils 1 polegada = 2,54 centímetros 1 pé = 0,3048 metro 1 jarda = 0,9144 metro 1 milha = 1,609 quilômetro 1 quilograma = 1.000 gramas = 2,2 libras 1 US-galão = 3,785 litros
Poucas unidades não pertencentes ao SI ainda são usadas. Por exemplo, em geral, os motores elétricos são especificados em cavalo-vapor (HP), e os fios são especificados em tamanhos AWG (American Wire GauTabela 1-2 Algumas Unidades da Base do SI ge1, Seção 3.2). Às vezes, será necessário converter as unidades não pertencentes ao SI para as unidades do SI. Para isso, pode-se Grandeza Símbolo Unidade Abreviação usar a Tabela 1-4. Comprimento l metro m
Definição das Unidades Quando o sistema métrico foi concebido em 1792, definiu-se o metro como sendo um décimo milionésimo da distância do Polo Norte ao Equador, e o segundo como sendo 1 1 1 do dia solar médio. × × 60 60 24 Posteriormente, adotaram-se definições mais precisas, baseadas nas leis físicas da natureza. Agora, define-se o metro como a distância percorrida pela luz no vácuo, durante 1/299 792 458 de segundo, e a unidade segundos, em termos do período do relógio atômico de césio. Define-se o quilograma como sendo a massa de um cilindro específico de platina e irídio (o protótipo internacional), preservado no Bureau Internacional de Pesos e Medidas, na França.
Dimensão Relativa das Unidades2
Massa Tempo Corrente elétrica Temperatura
m t I, i T
quilograma segundo ampere kelvin
kg s A K
Tabela 1-3 Algumas Unidades Derivadas do SI* Grandeza
Símbolo
Unidade Abreviação
Força Energia Potência Tensão Carga Resistência Capacitância Indutância Frequência Fluxo magnético Densidade do fluxo magnético
F W P, p V, v, E, e Q, q R C L f Φ
newton joule watt volt coulomb ohm farad henry hertz weber
N J W V C Ω F H Hz Wb
Para obter uma noção das unidades do SI e as respectivas diB tesla T mensões relativas, consulte as Tabelas 1-1 e 1-4. Observe que 1 metro equivale a 39,37 polegadas; então, 1 polegada é igual a * As grandezas elétricas e magnéticas serão explicadas ao longo do livro. 1/39,37 = 0,0254 metro ou 2,54 centímetros. A força de uma libra Assim como na Tabela 1-2, a distinção entre letra maiúscula e minúscula é é igual a 4,448 newtons; portanto, 1 newton é igual a 1/4,448 importante. = 0,225 libra-força, que é aproximadamente a força necessária para levantar um peso de 1 Tabela 1-4 Conversões 4 de libra. Um joule equivale ao trabalho realiza Quando souber Multiplique por Para achar do para movimentar uma distância de um metro Comprimento polegadas (pol) 0,0254 metros (m) contra uma força de 1 newton. Isso equivale a pés (pé) 0,3048 metros (m) aproximadamente o trabalho necessário para se milhas (mi) 1,609 quilômetros (km) levantar um peso de 1 de libra em um metro. 4 Força libras (lb) 4,448 newtons (N) O levantamento do peso em um metro, em um segundo, exige em torno de um watt de potência. Potência horsepower (hp) 746 watts (W) 6 joules† (J) Energia quilowatt-hora 3,6 × 10 pé-libra 1,356 joules† (J) † 1 joule (J) = 1 newton-metro. O American Wire Gauge é um padrão norte-americano de medição do diâmetro dos fios. 2 Parafraseado de Edward C. Jordan e Keith Balmair, Electromagnetic waves and radiating systems. 2. ed. Englewood Cliffs: Prentice-Hall, Inc; 1968. 1