Cidadania

A maneira como medimos o tempo e a distância está mudando – Quartz


Nós medimos as coisas o tempo todo: quanto tempo, quão pesado, quão quente, etc., porque precisamos de coisas como comércio, saúde e conhecimento. Mas ter certeza de que nossas medições comparam maçãs com maçãs foi um desafio: como saber se meu peso em quilogramas ou o comprimento do medidor é o mesmo que o seu.

Tentativas foram feitas para definir as unidades de medida ao longo dos anos. Mas no Dia Internacional da Metrologia, vimos que a revisão completa desses padrões entrou em cena.

Você não vai notar nada, você não será mais pesado ou mais leve do que ontem, porque a transição foi feita para ser perfeita.

Apenas as definições das sete unidades de base do SI (Système International d'Unités, ou Sistema Internacional de Unidades) são agora completamente diferentes das de ontem.

BIPM, CC BY-ND

Novas definições de padrões (SI) para quilograma (kg), metro (m), segundo (s), ampère (A), kelvin (K), mol (mol) e candela (cd)

Como costumávamos medir

Os humanos sempre foram capazes de contar, mas à medida que evoluímos, medimos rapidamente comprimentos, pesos e tempo.

Os faraós egípcios construíram pirâmides com base no comprimento do antebraço real, conhecido como o Royal Cubit. Isso foi salvo e promulgado por padres de engenharia que mantinham a norma sob pena de morte.

Brynn Hibbert

Metrologia em ação: pesar as almas dos mortos e o egípcio Royal Cubit (o bastão preto).

Mas o cotovelo não era uma unidade fixa no tempo, era cerca de meio metro, mais ou menos algumas dezenas de milímetros de acordo com a medida de hoje.

A primeira sugestão de um conjunto universal de medidas decimais foi feita por John Wilkins, em 1668, então secretário da Royal Society em Londres.

O impulso de fazer algo prático veio com a Revolução Francesa. Foram os franceses que definiram os primeiros padrões de comprimento e massa, com dois padrões de platina representando o metro e o quilograma em 22 de junho de 1799, nos Arquivos da República em Paris.

Padrões Acordados

Os cientistas apoiaram a ideia, o matemático alemão Carl Friedrich Gauss estava particularmente interessado. Representantes de 17 nações se uniram para criar o Sistema Internacional de Unidades ao assinar o tratado da Convenção do Metrô em 20 de maio de 1875.

A França, cuja reputação de rua havia sido atingida na Guerra Franco-Prussiana e não era o poder científico de antigamente, ofereceu um castelo castigado na Floresta de Saint-Cloud como um lar internacional para o novo sistema.

Brynn Hibbert

BIPM, casa do SI.

O Pavilhão Breteuil ainda abriga o Escritório Internacional de Poids et Mesures (BIPM), onde o Protótipo Internacional do Quilograma (doravante o Big K) reside em dois cofres e três sinos de vidro.

O Big K é um bloco polido de platina-irídio usado para definir o quilograma, contra o qual todos os quilogramas de peso são medidos. (O original só foi pesado três vezes contra um número quase idêntico de cópias).

BIPM

Protótipo internacional do quilograma (o Big K).

Os britânicos, que tinham sido proeminentes nas discussões e haviam fornecido o quilograma de platina-irídio, recusaram-se a assinar o Tratado até 1884.

Mesmo assim, os cientistas só usavam o novo sistema, e a vida cotidiana era medida em unidades imperiais tradicionais, como libras e onças, pés e polegadas.

Os Estados Unidos assinaram o Tratado naquele dia, mas nunca o implementaram, agarrando-se à sua própria versão do sistema imperial britânico, que ainda usa a maior parte de hoje.

No entanto, os Estados Unidos podem ter arruinado essa decisão em 1999, quando o Mars Climate Orbiter (MCO) desapareceu em ação. O relatório sobre o incidente, curiosamente chamado de "acidente" (que custou US $ 193,1 milhões em 1999), disse:

(…) a causa raiz da perda da espaçonave MCO foi o fato de não usar unidades métricas na codificação de um arquivo de software terrestre, "Small Forces", usado em modelos de trajetória.

Essencialmente, a espaçonave foi perdida na atmosfera de Marte quando entrou em órbita abaixo do planejado.

NASA / JPL

Lost on Mars: uma investigação descobriu que o Mars Climate Orbiter provavelmente queimou na atmosfera do planeta vermelho devido a um choque de métricas.

As novas definições do SI

Então, por que a mudança hoje? Os principais problemas com as definições anteriores eram, no caso do quilograma, que não eram estáveis ​​e, para a unidade de corrente elétrica, a amperagem não podia ser feita.

E de pesar contra as cópias oficiais, acreditamos que o Big K estava lentamente perdendo massa.

Todas as unidades agora são definidas de maneira comum usando o que o BIPM chama de "constante explícita".

A ideia é que tomemos uma constante universal, por exemplo, a velocidade da luz no vácuo, e a partir de agora fixamos seu valor numérico no nosso melhor valor medido, sem incerteza.

A realidade é fixa, o número é fixo e as unidades são definidas agora.

Portanto, precisamos encontrar sete constantes e garantir que todas as medidas sejam consistentes, dentro da incerteza da medição e, em seguida, iniciar a contagem regressiva até hoje. (Todos os detalhes técnicos estão disponíveis aqui.)

BIPM

As sete unidades são agora definidas por constantes universais, como a velocidade da luz c para o medidor.

A Austrália participou da configuração do objeto macroscópico mais redondo da Terra, uma esfera de silício usada para medir a constante de Avogadro, o número de entidades em uma quantidade fixa de substância. Isso agora define a unidade do SI, mole, usada principalmente em química.

Brynn Hibbert

Walter Giardini, do National Measurement Institute Australia, possui uma esfera de silicone como parte do projeto Avogadro.

Do padrão ao artefato

E quanto ao Big K, o quilograma padrão? Hoje se torna um objeto de grande importância histórica que pode ser pesado e sua massa terá uma incerteza de medição.

A partir de hoje, o quilograma é definido usando a constante de Planck, algo que não muda da física quântica.

No entanto, o desafio agora é explicar essas novas definições para as pessoas, especialmente os não-cientistas, para que eles entendam. Comparar um quilograma com um bloco de metal é fácil.

Tecnicamente, um quilograma (kg) é definido:

(…) tomando o valor numérico fixo da constante de Planck h ser 6,626 070 15 × 10-34 quando é expresso em unidade J s, que é igual a kg m2 s-1, onde o metro e o segundo são definidos em termos de fazer e ΔνCs.

Tente explicar isso para alguém!

Este artigo foi publicado pela The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.



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