Planejativo

Sistemas de unidades

Ordem de grandeza

Vetores

Leis de Newton

Força elástica

Estática de um ponto material

Estática de um corpo extenso e Centro de massa

Máquinas simples (polias)

Dinâmica do movimento circular

Trabalho

Energia mecânica, potência e rendimento

Impulso e quantidade de movimento

Colisões

Movimento Harmônico Simples (MHS): Cinemática do MHS

Movimento harmônico simples (MHS): Sistema massa-mola e Pêndulo simples

Leis de Kepler

Lei da Gravitação Universal

Velocidade orbital e Velocidade de escape

Densidade, pressão e Teorema de Stevin

Experiência de Torricelli, Teorema de Pascal, Prensa hidráulica

Princípio de Arquimedes

Movimento uniforme

Movimento variado

Lançamento vertical e Queda livre

Lançamento horizontal

Movimento circular

Movimento harmônico simples (MHS): Movimentos periódicos

Lançamento oblíquo

Força de atrito

Alguns pontos-chave dessa matéria para o ENEM que devem ser levados em conta ao estudarmos são:

Vemos na imagem alguma das unidades do S.I, um importantíssimo sistema que garante a comunicação eficaz em todo o mundo. Fonte: 

O Sistema Internacional de Unidades, também conhecido como SI, é um sistema padrão utilizado para medição de grandezas físicas. Ele é composto por sete unidades de base, que são utilizadas como referência para a obtenção das demais unidades derivadas. O SI foi criado com o objetivo de estabelecer um sistema unificado de medidas que pudesse ser utilizado em todo o mundo, facilitando assim a comunicação entre cientistas e a compreensão das medidas em diferentes países.

A importância do SI para a física é enorme, pois essa ciência está baseada em medições de grandezas físicas, como a velocidade, a aceleração, a força, a energia, a temperatura, entre outras. O uso de um sistema unificado de unidades garante que as medidas realizadas em diferentes lugares sejam comparáveis, o que é fundamental para o avanço da ciência e tecnologia.

A revolta dos comerciantes para com as tentativas do governo brasileiro de implantar o sistema de medição baseada no kilograma levou a um curioso caso na história do Brasil: a revolta dos quebra-kilos. Fonte: 

A história da criação do SI remonta ao final do século XIX, quando um grande número de unidades de medidas era utilizado em todo o mundo, cada uma delas com suas próprias definições e conversões. Isso gerava muitos problemas, como a dificuldade na comunicação entre países e a falta de precisão nas medições, devido à falta de padronização.

Foi então que, em 1960, a Conferência Geral de Pesos e Medidas estabeleceu o Sistema Internacional de Unidades como o sistema de medidas padrão internacional. Desde então, o SI tem sido utilizado em todo o mundo como uma referência para medição de grandezas físicas.

Um dos episódios marcantes envolvendo a história do SI no Brasil foi a "Revolta dos Quebra-Quilos", que ocorreu em 1872, na cidade de Fortaleza, no Ceará. Na época, a medida oficial era a arroba, mas muitos comerciantes utilizavam pesos e medidas diferentes, que eram manipulados para enganar os clientes.

Para combater essa prática, o governo criou a figura do fiscal de pesos e medidas, que tinha o poder de fiscalizar o uso correto dos padrões oficiais. Isso gerou muita insatisfação entre os comerciantes, que se sentiram prejudicados com as novas medidas.

A "Revolta dos Quebra-Quilos" teve início quando o comerciante Francisco José do Nascimento, conhecido como Chico da Matilde, destruiu um peso utilizado pelo fiscal de pesos e medidas. Esse ato desencadeou uma série de protestos e revoltas, que se espalharam por todo o país, e que só foram controlados depois que o governo suspendeu a fiscalização.

Esse episódio ilustra a importância da padronização das unidades de medidas, pois a falta de um sistema unificado pode gerar desconfiança e prejuízos para a população em geral. O SI, ao estabelecer um sistema de medidas internacionalmente reconhecido, garante a confiabilidade das medições e a justiça nas transações comerciais, o que é fundamental para o desenvolvimento da sociedade como um todo.

A tabela abaixo mostra quais são as unidades básicas do S.I, seus símbolos e definição mais recente.

O Sistema Internacional de Unidades é amplamente utilizado em diversas áreas do conhecimento, como física, química, engenharia, biologia e outras ciências. Aqui estão alguns exemplos de seu uso:

Em 2019, o Sistema Internacional de Unidades (S.I) passou por uma revisão que modificou a definição de quatro de suas unidades básicas, sendo elas o quilograma, o kelvin, o mol e o ampère. Anteriormente, as unidades eram definidas a partir de objetos físicos ou de processos que poderiam ser afetados pelo tempo, pela temperatura ou pela interferência de outras grandezas.

O Grande K é uma referência ao protótipo de platina-irídio que, por mais de um século, definiu o quilograma padrão e foi substituído em 2019 pela constante de Planck como base da definição da unidade de massa no Sistema Internacional de Unidades (SI). Fonte: 

No caso do quilograma, a unidade era definida pela massa do chamado “Grande K”, um cilindro de platina-irídio armazenado em condições muito específicas em um cofre na França. No entanto, essa definição apresentava problemas de instabilidade e desgaste do objeto ao longo do tempo.

Para solucionar esse problema, em 2019, o quilograma passou a ser definido pela constante de Planck, uma constante fundamental da física quântica, que pode ser medida com maior precisão. Essa mudança garantiu a estabilidade e a precisão na definição da unidade.

No caso do kelvin, a unidade de temperatura era definida a partir do ponto triplo da água, que é a temperatura na qual a água coexiste em três fases: sólida, líquida e gasosa. Essa definição apresentava limitações para ser reproduzida em laboratórios.

Assim, em 2019, o kelvin passou a ser definido a partir da constante de Boltzmann, que relaciona a temperatura com a energia cinética das partículas. Essa definição permitiu uma maior precisão nas medidas de temperatura em experimentos científicos.

Já a unidade do mol, que representa a quantidade de substância, passou a ser definida a partir do número de Avogadro, uma constante fundamental da química, que representa a quantidade de átomos em 12 gramas do isótopo carbono-12.

Por fim, a definição do ampère, que representa a intensidade de corrente elétrica, passou a ser baseada em valores constantes relacionados à carga elétrica do elétron.

Essas mudanças recentes na definição das unidades do S.I têm como objetivo garantir a estabilidade e a precisão das medidas em experimentos científicos, assim como facilitar a intercambialidade das unidades em diferentes países e áreas do conhecimento.

As grandezas podem ser decompostas nas chamadas "grandezas fundamentais". O uso inteligente da decomposição das grandezas para resolução de questões faz parte do método da análise dimensional. Fonte: Prof. 

Análise dimensional é um método utilizado para verificar a consistência das unidades de uma equação, ou seja, a verificação se todas as grandezas envolvidas estão na mesma unidade de medida. É uma ferramenta importante para a resolução de problemas físicos, químicos e matemáticos, já que permite identificar se uma equação está correta ou não em relação às unidades de medida.

A utilidade da análise dimensional está em verificar se uma equação está correta, detectar erros em fórmulas ou mesmo encontrar relações entre grandezas que ainda não são conhecidas. Por exemplo, se uma equação envolve a velocidade, a aceleração e o tempo, mas os resultados estão em unidades diferentes, isso significa que algo está errado.

Um exemplo de questão que pode ser resolvida com análise dimensional é:

Um objeto é jogado para cima com uma velocidade inicial de 20 m/s. Qual é a altura máxima que ele alcança?

Para resolver essa questão utilizando análise dimensional, podemos seguir os seguintes passos:

Ao final da análise dimensional, podemos usar a equação de Torricelli para calcular a altura máxima:

Substituindo as grandezas pelas unidades de medida correspondentes, temos:

Simplificando as unidades de medida, temos:

Portanto, a unidade de medida está consistente com a altura máxima, que é de 20,4 m.

Além disso, a análise dimensional permite que as unidades sejam decompostas em unidades menores, facilitando a compreensão de grandezas mais complexas e a realização de cálculos. Isso ocorre porque cada unidade é composta por uma combinação de unidades fundamentais e pode ser expressa em termos dessas unidades.

Por exemplo, a unidade de energia no Sistema Internacional de Unidades é o joule (J), que pode ser decomposto em unidades menores, como o quilograma (kg) para massa, metro (m) para comprimento e segundo (s) para tempo. Assim, a unidade joule pode ser expressa como kg·m²/s².

Um exemplo de questão que pode ser resolvida com análise dimensional é o cálculo da velocidade média de um objeto em movimento. Suponha que um carro percorra uma distância de 200 km em 4 horas. Para calcular sua velocidade média, pode-se utilizar a análise dimensional da seguinte forma:

Dessa forma, utilizando a análise dimensional, é possível verificar se as unidades foram utilizadas corretamente e obter a unidade correta para a resposta.

Futuramente, você verá muitas questões, em outras aulas, que são possíveis de se resolverem puramente por análise dimensional. Experimente tentar!