Sistema Internacional e Notação Científica Prof. Climério Soares Sistema Internacional de Unidades (SI) Para que as medidas realizadas fossem precisas e aceitáveis em qualquer parte do planeta, definiu-se um conjunto de unidades padronizadas a serem utilizadas em todos os lugares. Esse sistema de unidades é conhecido, hoje, como Sistema Internacional de Unidades, abreviado por SI. O SI surgiu da necessidade de acabar com os inconvenientes causados pela utilização arbitrária de várias unidades de medida. Nesse sistema, são definidas duas classes de unidades: as unidades fundamentais e as unidades derivadas. Unidades Fundamentais do SI: Grandeza Nome Símbolo comprimento metro m tempo segundo s Massa quilograma kg Quantidade de matéria Corrente elétrica mol mol ampère A temperatura celsius °C Intensidade luminosa candela cd Algumas Unidades Derivadas do SI: Grandeza Nome Símbolo velocidade metro por segundo m/s aceleração metro por segundo ao quadrado m/s² força newton N (=kg ∙ m/s²) frequência hertz s-1 energia joule J (=kg ∙ m²/s²) Carga elétrica coulomb C (=s ∙ A) Por conveniência, em 1991, 19ª Conferência Geral de Pesos e Medidas recomendou a utilização de prefixos para a representação de unidades. A tabela abaixo mostra alguns prefixos utilizados para unidades do SI. Fator Prefixo Símbolo Fator Prefixo Símbolo 10¹ deca da 10-1 deci d 10² hecto h 10-2 centi c 10³ quilo k 10-3 mili m 106 mega M 10-6 micro μ 109 giga G 10-9 nano n 1012 tera T 10-12 pico p 1015 peta P 10-15 femto f 1018 exa E 10-18 ato a Notação Científica Dependendo do fenômeno que estivermos analisando, podemos trabalhar com números muito grandes ou números muito pequenos. Ex.: Distância Terra-Lua ≈ 38 0000000 m Raio do átomo de hidrogênio ≈ 0,00000000005 m Para evitar tantos zeros, podemos usar as potências de 10. Assim, os valores acima podem ser escritos como D ≈ 3,8 · 108 m e r ≈ 5 · 10-11 m. Notação Científica A notação científica permite escrever uma determinada quantidade como o produto de um número, entre 1 e 10, multiplicado por uma potência de 10, ou seja X 10 n onde: X = coeficiente (1 ≤ X < 10) n = nº inteiro. Notação Científica Como transformar Para transformar um número qualquer em notação científica, devemos deslocar a vírgula obedecendo o princípio do equilíbrio: “Cada casa decimal que diminui o valor do coeficiente, aumenta o expoente em uma unidade, e vice-versa”. Acompanhe os exemplos a seguir. Notação Científica 2537,56 Observe a transformação, passo a passo, do número acima em notação científica, a partir do princípio de equilíbrio: 2537,56 = 253,756 · 101 = 25,3756 · 102 = 2,53756 · 103 Um outro exemplo com valor menor que 1: 0,0000000475 = 0,000000475 · 10-1 = 0,00000475 · 10-2 = 0,0000475 · 10-3 = 0,000475 · 10-4 0,00475 · 10-5 = = 0,0475 · 10-6 = 0,475 · 10-7 = 4,75 · 10-8 Notação Científica Observação: A forma intermediária que aparece no processo até o número chegar à notação científica é chamada de NOTAÇÃO EXPONENCIAL, a qual é usada, em alguns casos, de forma compacta associada aos prefixos do Sistema Internacional Exemplo: 14 μm = 14 ∙ 109 m 87,9 MHz (Jequié FM) = 87,9 ∙ 106 Hz Notação Científica Exercícios 1. Escreva em notação científica os seguintes números: a) b) c) d) e) f) g) h) i) 529 = 7843 = 0,278 = 749 ∙ 107 = 59,47 ∙ 10-9 = 0,7159 ∙ 10-12 = 34846 ∙ 10-4 = 0,00000000000000000000104 = 3 00000000 m/s = Notação Científica 2. Após ter passado para notação científica, escreva os quatro primeiros números do exercício anterior em termos dos prefixos do SI. 3. Escreva os exponencial: a) b) c) d) e) f) g) 30 Gbytes = 1,9 μm = 89,7 Mhz = 300 kg = 46 mg = 0,12 pm = 25 nm = seguintes grandezas em notação Notação Científica Operações usando notação científica. Adição e subtração Para somar (ou subtrair) dois números em notação científica, é necessários que os expoentes das potências de 10 estejam iguais. Ou seja, um dos valores deve ser alterado de forma que os expoentes se igualem. Caso o resultado após a operação não esteja em notação científica, este deve ser convertido para tal formato, de preferência no resultado final. Acompanhe, com atenção, os seguintes exemplos. Notação Científica Exemplos: 4,2 · 107 + 3,5 · 105 = 4,2 · 107 + 0,035 · 107 = 4,235 · 107 6,32 · 109 − 6,25 · 109 = 0,07 · 109 = 7 · 107 Forma não padronizada Obs.: nas operações de adição (ou subtração) de notação científica, quando a diferença entre os expoentes for maior que 3, o resultado da operação indicada é sempre dado como sendo o número que tiver maior expoente. Notação Científica Multiplicação. Multiplicamos os coeficientes e nas potências de 10 usamos as propriedades do produto de potências de mesma base. X 10 Y 10 X Y 10 m n m n Exemplos: a) (6,5 · 108) ∙ (3,2 · 105) = (6,5 ∙ 3,2) · 108+5 = 20,8 · 1013 = 2,08 · 1014 Exemplos: b) (4 · 1016) ∙ (1,6 · 10-15) = (4 ∙ 1,6) · 1016+(-15) = 6,4 · 10-1 Divisão Dividimos os coeficientes e nas potências de 10 usamos as propriedades do quociente de potências de mesma base. X 10m X mn 10 n Y 10 Y Exemplos: a) (8 · 1017) / (2 · 109) = (8/2) · 1017-9 = 4 · 108 b) (2,4 ∙ 10-7) / (6,2 · 10-11) = (2,4/6,2) · 10-7-(-11) ≈ 0,3871 ∙ 104 ≈ 3,871 · 103 Potenciação O coeficiente é elevado ao expoente externo, enquanto o expoente da base 10 é multiplicado pelo expoente externo X 10 n m Exemplo: (2 ∙ 106)4 = 24 · 106∙4 = 16 · 1024 = 1,6 ∙ 1025 Radiciação Antes de efetuar a radiciação devemos primeiro alterar o radicando, de forma que a potência de 10 fique com o expoente múltiplo do índice. Exemplos: a ) 3,6 1017 36 1016 36 1016 / 2 6 10 8 b)3 1,5 10 29 3 0,15 10 30 3 0,15 10 30 / 3 0,531 1010 5,31 10 9 Exercícios 1) Qual a metade de 108 2) Considerando A = 3 ∙ 108, B = 2 ∙ 104, C = 4 ∙ 10-4 e D = 6 ∙ 10-3, obtenha o valor de X nas equações abaixo: a) X A B C A B b) X C B C c) X A (D C) A d)X B B2 ( A C) e) X D2 2 D A f )X CD Exercícios 3) Escreva, em notação científica, os valores citados abaixo: a) O Raio equatorial aproximado da Terra: 6 400 000 m. b) Diâmetro médio de um fio de cabelo humano: 0,00003 m. c) Número aproximado de neurônios do cérebro humano: 100 000 000 000 unidades. d) Massa aproximada do próton: 0,000 000 000 000 000 000 000 000 001 673 kg. e) Velocidade da luz no vácuo: 300 000 000 m/s. f) Massa da Terra: 5 980 000 000 000 000 000 000 000 kg. g) Massa de um elétron: 0,000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 911 kg. Exercícios 4) Expresse em notação científica: a) b) c) d) e) f) 30 kg em gramas 130 mg em quilogramas 77,8 g em quilogramas 5 km em metros e em centímetros 2 m em quilômetros 270 cm em metros 5) (UFPI) A nossa galáxia, a Via Láctea, contém cerca de 400 bilhões de estrelas. Suponha que 0,05 % dessas estrelas possuam um sistema planetário onde existe um planeta semelhante à Terra. O número de planetas semelhantes à Terra, na Via Láctea, é: a) 2 × 104 b) 2 × 106 c) 2 × 108 d) 2 × 1011 e) 2 × 1012 Exercícios 6) Um livro de Física tem 800 páginas e 4,0 cm de espessura. A espessura de uma folha do livro vale, em milímetros: a) 2,5 ∙ 10-2 b) 5 ∙ 10-2 c) 1 ∙ 10-1 d) 1,5 ∙ 10-1 e) 2 ∙ 10-1 7) Um ano-luz é a distância que a luz percorre em um ano. Considerando que, aproximadamente, a velocidade da luz é 300 milhões de metros por segundo, e um ano tem 32 milhões de segundos, devemos multiplicar (300 milhões) por (32 milhões) para obter o valor do ano-luz em metros. Efetue esta conta em notação científica. Exercícios 8) O produto 0,000015 × 0,000000002 é igual a: a) 3 × 10-40 b) 3 × 10-14 c) 30 × 10-14 d) 30 × 10-13 e) 3 × 10-4 9) Um recipiente contém exatamente 10.000 balas de goma coloridas e 40% delas são vermelhas. Expresse em notação científica o número de balas vermelhas. Se for o caso, mantenha todos os zeros à direita da vírgula de separação decimal. 10) (UEMG) Dadas as potências 8 · 102; 6 · 10-5; 102; 5 · 104; 2 · 10-2, é correto concluir que: Exercícios a) b) c) d) e) 5 · 104 > 8 · 102 > 6 ·10-5 > 2 · 10-2 > 102 5 · 104 > 8 · 102 > 102 > 2 · 10-2 > 6 ·10-5 8 · 102 > 5 · 104 > 102 > 6 · 10-5 > 2 ·10-2 8 · 102 > 6 ·10-5 > 5 · 104 > 2 · 10-2 > 102 6 ·10-5 > 5 · 104 > 8 · 102 > 2 · 10-2 > 102 Gabarito 1) 5 · 107 2) a) 3 · 108 b) 7,5 · 1011 c) 2,6 · 10-8 d) 84 e) 1,1 · 1013 f) 1,25 · 1014 3) a) 6 · 106 m b) 3 · 10-5 m c) 1011 unidades d) 1,673 · 10-27 kg e) 3 · 108 m/s f) 5,98 · 1024 kg g) 9,11 · 10-31 kg. 4) a) 3 · 104 g b) 1,3 ·10-4 c) 7,78 · 10-2 kg d) 5 · 103 m e 5 · 105 cm e) 2 · 10-3 f) 2,7 m. 5) (C) 6) (B) 7) 9,6 · 1015 m 8) (B) 9) 4 · 103 10) (B).