{"id":14691,"date":"2020-05-20T02:30:19","date_gmt":"2020-05-20T05:30:19","guid":{"rendered":"https:\/\/asmetro.org.br\/portalsn\/?p=14691"},"modified":"2020-05-20T05:29:40","modified_gmt":"2020-05-20T08:29:40","slug":"para-manter-o-peso","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/asmetro.org.br\/portalsn\/2020\/05\/20\/para-manter-o-peso\/","title":{"rendered":"Para manter o peso. 1 kg deixar\u00e1 de ser o que era."},"content":{"rendered":"

A partir de 2019, 1 kg deixar\u00e1 de ser o que era.<\/strong><\/p>\n

Mas por qu\u00ea?<\/p>\n

\u00c9 que o quilo<\/i> consiste em uma das quatro unidades de medida b\u00e1sicas – juntamente com ampere<\/i>, kelvin<\/i> e mol<\/i> – que foram redefinidas nesta sexta-feira, em Paris, pela Confer\u00eancia Geral sobre Pesos e Medidas (CGPM), no que representa a maior revis\u00e3o do Sistema Internacional de Unidades (SI) desde a sua cria\u00e7\u00e3o em 1960.<\/p>\n

O objetivo da mudan\u00e7a \u00e9 relacionar essas unidades a constantes fundamentais e n\u00e3o arbitr\u00e1rias, como tem sido at\u00e9 agora.<\/p>\n

Embora as mudan\u00e7as n\u00e3o afetem nosso dia a dia, elas s\u00e3o de grande import\u00e2ncia para pesquisas cient\u00edficas que exigem um alto n\u00edvel de precis\u00e3o em seus c\u00e1lculos.<\/p>\n

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\"Prot\u00f3tipo<\/a>
Imagem criada por computador mostra prot\u00f3tipo utilizado para calcular 1 kg<\/figcaption><\/figure><\/figure>\n

O novo quilograma<\/h2>\n

O novo sistema, que entrar\u00e1 em vigor em maio de 2019, permitir\u00e1 que os pesquisadores realizem v\u00e1rias experi\u00eancias para relacionar as unidades de medida com as constantes.<\/p>\n

Tome, por exemplo, o caso do quilograma.<\/p>\n

Atualmente, essa unidade de medida \u00e9 definida por um objeto: um quilograma \u00e9 a massa de um cilindro de 4 cent\u00edmetros de platina e ir\u00eddio fabricado em Londres que \u00e9 guardado pelo Escrit\u00f3rio Internacional de Pesos e Medidas (BIPM) em um cofre na Fran\u00e7a desde 1889.<\/p>\n

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\"Prot\u00f3tipo<\/a>
Atualmente, o quilo tem como refer\u00eancia internacional um peda\u00e7o de platina-ir\u00eddio armazenado em Paris desde 1889. Direito de imagem GETTY IMAGES<\/figcaption><\/figure><\/figure>\n

Mas esse quilo original perdeu 50 microgramas em 100 anos.<\/p>\n

Isso ocorre porque os objetos podem facilmente perder \u00e1tomos ou absorver mol\u00e9culas do ar, ent\u00e3o usar um para definir uma unidade SI \u00e9 complicado.<\/p>\n

Como todas as balan\u00e7as do mundo s\u00e3o graduadas de acordo com esse quilo original, quando calculam o peso, acabam gerando dados incorretos.<\/p>\n

Mesmo impercept\u00edveis na vida cotidiana, essas diferen\u00e7as m\u00ednimas s\u00e3o importantes em c\u00e1lculos cient\u00edficos que exigem extrema precis\u00e3o.<\/p>\n

A nova unidade, no entanto, ser\u00e1 medida com a chamada balan\u00e7a de Kibble (ou de Watt), um instrumento que permite comparar energia mec\u00e2nica com eletromagn\u00e9tica usando duas experi\u00eancias separadas.<\/p>\n

Como o novo sistema funciona<\/h2>\n
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\"Cientista<\/a>
O novo quilo ser\u00e1 medido com uma balan\u00e7a de Kibble (ou de Watt), como a da foto acima. Direito de imagem EPA<\/figcaption><\/figure><\/figure>\n

Eletro\u00edm\u00e3s geram um campo magn\u00e9tico. Eles costumam ser usados em guindastes para levantar e mover grandes objetos de metal, como carros, em ferro-velhos. A atra\u00e7\u00e3o do eletro\u00edm\u00e3, ou seja, a for\u00e7a que ele exerce, est\u00e1 diretamente relacionada \u00e0 quantidade de corrente el\u00e9trica que passa por suas bobinas. Existe, portanto, uma rela\u00e7\u00e3o direta entre eletricidade e peso.<\/p>\n

Ou seja, a princ\u00edpio, os cientistas podem definir um quilograma, ou qualquer outra unidade de peso, em termos da quantidade de eletricidade necess\u00e1ria para neutralizar sua for\u00e7a.<\/p>\n

H\u00e1 uma grandeza que relaciona peso \u00e0 corrente el\u00e9trica, chamada constante de Planck – em homenagem ao f\u00edsico alem\u00e3o Max Planck, representada pelo s\u00edmbolo h<\/i>.<\/p>\n

\"Gr\u00e1fico<\/span><\/figure>\n

Mas h<\/i> \u00e9 um n\u00famero incrivelmente pequeno e, para medi-lo, o cientista Bryan Kibble criou uma balan\u00e7a de alta precis\u00e3o. A balan\u00e7a de Kibble, como ficou conhecida, tem um eletro\u00edm\u00e3 que pende para baixo de um lado e um peso – digamos, um quilograma – do outro.<\/p>\n

A corrente el\u00e9trica que passa pelo eletro\u00edm\u00e3 \u00e9 aumentada at\u00e9 que os dois lados estejam perfeitamente equilibrados.<\/p>\n

As vantagens<\/h2>\n

Essa maneira de medir o quilo n\u00e3o muda, tampouco pode ser danificada ou perdida, como pode acontecer no caso de um objeto f\u00edsico.<\/p>\n

Al\u00e9m disso, uma defini\u00e7\u00e3o baseada em uma constante – n\u00e3o um objeto – resultaria na medida exata do quilo, pelo menos em teoria, dispon\u00edvel para qualquer pessoa em qualquer lugar do planeta e n\u00e3o apenas para aqueles que t\u00eam acesso ao quilo original guardado na Fran\u00e7a.<\/p>\n

Mas alguns cientistas, como Perdi Williams, do Laborat\u00f3rio Nacional de F\u00edsica do Reino Unido, t\u00eam sentimentos contradit\u00f3rios sobre a mudan\u00e7a.<\/p>\n

“N\u00e3o estou nesse projeto h\u00e1 muito tempo, mas sinto um apego estranho com o quilograma”, diz ele.<\/p>\n

“Estou um pouco triste com a mudan\u00e7a, mas \u00e9 um passo importante, e o novo sistema vai funcionar muito melhor. \u00c9 um momento muito emocionante, e mal posso esperar para que aconte\u00e7a.”<\/p>\n

Outras unidades<\/h2>\n

A maneira de definir o ampere<\/i> (unidade de corrente el\u00e9trica) tamb\u00e9m mudar\u00e1.<\/p>\n

Passar\u00e1 a ser medido com uma bomba de el\u00e9trons que gera uma corrente mensur\u00e1vel, na qual os el\u00e9trons individuais podem ser contados.<\/p>\n

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\"Mulher<\/a>
Impercept\u00edveis na vida cotidiana, as mudan\u00e7as ser\u00e3o importantes em c\u00e1lculos cient\u00edficos que exigem extrema precis\u00e3o. Direito de imagem GETTY IMAGES<\/figcaption><\/figure><\/figure>\n

O kelvin<\/i> (unidade de temperatura) ser\u00e1 definido a partir do novo sistema com termometria ac\u00fastica.<\/p>\n

A t\u00e9cnica permite determinar a velocidade do som em uma esfera cheia de g\u00e1s a uma temperatura fixa.<\/p>\n

O mol<\/i>, a unidade usada para medir a quantidade de mat\u00e9ria microsc\u00f3pica, \u00e9 atualmente definido como a quantidade de mat\u00e9ria de um sistema que cont\u00e9m tantas part\u00edculas quantos \u00e1tomos existem em 0,012 kg de carbono-12.<\/p>\n

No futuro, ser\u00e1 redefinido como a quantidade precisa de \u00e1tomos em uma esfera perfeita de sil\u00edcio puro -28.<\/p>\n

Cr\u00e9dito: BBC Brasil – dispon\u00edvel na internet 17\/11\/2018<\/strong><\/p>\n

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Para manter o peso.<\/strong><\/span><\/h4>\n

A constante de Planck deve substituir o cilindro met\u00e1lico usado desde 1889 como refer\u00eancia internacional do quilograma.<\/p>\n

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Depois de d\u00e9cadas de debates, f\u00edsicos e outros especialistas em medi\u00e7\u00f5es, os metrologistas, est\u00e3o finalizando a redefini\u00e7\u00e3o do conceito de quilograma, a unidade b\u00e1sica de medida da massa no Sistema Internacional de Unidades (SI). A partir de 2018, se os planos derem certo, o quilograma usado como refer\u00eancia mundial para mensurar a quantidade de mat\u00e9ria dos corpos deixar\u00e1 de ser representado por um objeto: o prot\u00f3tipo internacional do quilograma, um cilindro feito de uma liga especial de ir\u00eddio e platina com massa igual \u00e0 de 1 litro de \u00e1gua muito pura (destilada). No lugar desse cilindro met\u00e1lico, guardado a v\u00e1cuo desde 1889 sob redomas de vidro no Escrit\u00f3rio Internacional de Pesos e Medidas (BIPM), em S\u00e8vres, na Fran\u00e7a, deve-se passar a definir o quilograma a partir de uma constante fundamental da f\u00edsica, uma grandeza que, ao menos em teoria, \u00e9 universal e n\u00e3o se altera com o tempo. Essa mudan\u00e7a, segundo os f\u00edsicos, deve democratizar a capacidade de medir-se com precis\u00e3o o quilograma, uma vez que n\u00e3o se depender\u00e1 mais da compara\u00e7\u00e3o com o cilindro met\u00e1lico de S\u00e8vres.A grandeza invari\u00e1vel que servir\u00e1 de base para definir o quilo \u00e9 a constante de Planck. Proposta em 1900 pelo f\u00edsico alem\u00e3o Max Planck (1858-1947), essa constante, representada pela letra h, estabelece uma rela\u00e7\u00e3o entre a energia das part\u00edculas de luz (f\u00f3tons) e a frequ\u00eancia com que elas vibram. \u00c9 medida em unidades de energia (joule) multiplicadas por unidade de tempo (segundo) e descreve v\u00e1rios fen\u00f4menos do universo das part\u00edculas elementares. Seu valor \u00e9 um n\u00famero extremamente pequeno \u2013 aproximadamente 6,63\u00d710-34<\/sup> joules-segundo, um n\u00famero com 34 zeros depois da v\u00edrgula \u2013 que se mede cada vez com mais precis\u00e3o. Embora o valor de uma constante seja inalter\u00e1vel, seus valores medidos mudam conforme o grau de precis\u00e3o das diferentes medi\u00e7\u00f5es. Como essa precis\u00e3o nunca \u00e9 absoluta, \u00e9 imposs\u00edvel conhecer o valor absoluto de uma constante. Para contornar o problema, f\u00edsicos e metrologistas devem estabelecer um valor consensual, a ser definido em julho deste ano, para a constante de Planck.<\/p>\n

A rela\u00e7\u00e3o entre essa constante, que trata de fen\u00f4menos do mundo subat\u00f4mico, e a massa equivalente \u00e0 de 1 litro de \u00e1gua pura n\u00e3o \u00e9 \u00f3bvia. Ela emerge de experimentos propostos no final dos anos 1950 para medir com mais precis\u00e3o o valor do ampere, a unidade de medida da corrente el\u00e9trica. Para esses experimentos, criou-se um aparelho \u2013 mais tarde chamado de balan\u00e7a de watt \u2013 que funciona equilibrando duas for\u00e7as, como as balan\u00e7as usadas at\u00e9 tempos atr\u00e1s para pesar alimentos nas feiras-livres. Nessas balan\u00e7as, com dois pratos suspensos por uma barra, a massa a ser medida \u00e9 colocada em um dos lados e deve entrar em equil\u00edbrio com objetos (contrapesos) de massa conhecida, posicionados no outro. J\u00e1 a balan\u00e7a de watt substitui o efeito dos contrapesos pelo de uma for\u00e7a magn\u00e9tica.<\/p>\n

Em meados dos anos 1970, o f\u00edsico e metrologista ingl\u00eas Bryan Kibble, do Laborat\u00f3rio F\u00edsico Nacional (NPL), em Teddington, Inglaterra, mostrou como a balan\u00e7a de watt podia ser usada para medir tanto a massa de um objeto como a constante de Planck de modo muito preciso. O segredo da precis\u00e3o dessa balan\u00e7a \u2013 depois aprimorada pelo Instituto Nacional de Padr\u00f5es e Tecnologia (Nist), dos Estados Unidos, e renomeada em 2016 para balan\u00e7a de Kibble \u2013 \u00e9 o seu funcionamento em duas etapas.<\/p>\n

Em um primeiro momento, coloca-se o objeto cuja massa ser\u00e1 medida em um dos pratos da balan\u00e7a, que est\u00e1 imerso no campo magn\u00e9tico de um grande \u00edm\u00e3. A a\u00e7\u00e3o da gravidade sobre essa massa gera uma for\u00e7a chamada peso, que faz o prato baixar. Como o prato est\u00e1 imerso no campo magn\u00e9tico do \u00edm\u00e3, a passagem de uma corrente el\u00e9trica pela bobina instalada na base do prato produz uma for\u00e7a magn\u00e9tica (de mesma intensidade e sentido contr\u00e1rio) que se contrap\u00f5e \u00e0 for\u00e7a-peso. Assim, mede-se com precis\u00e3o a corrente el\u00e9trica que equilibra perfeitamente o prato \u2013 essa corrente \u00e9 proporcional ao peso e, portanto, \u00e0 massa. Para haver o equil\u00edbrio, a for\u00e7a-peso tem de ser igual \u00e0 for\u00e7a magn\u00e9tica, definida por uma constante multiplicada pela corrente. O problema, ent\u00e3o, \u00e9 determinar com alta precis\u00e3o o valor da constante.<\/p>\n

A\u00ed entra a genialidade de Kibble. Ele percebeu que, realizando outra medi\u00e7\u00e3o, torna-se desnecess\u00e1rio conhecer o valor dessa constante. Em uma segunda opera\u00e7\u00e3o, retira-se o objeto do prato e prende-se o fio que o sustenta a um motor, que faz a bobina se mover na vertical sempre com a mesma velocidade. O movimento da bobina no interior do campo magn\u00e9tico induz nela o surgimento de uma voltagem, proporcional \u00e0 velocidade de deslocamento. Essa voltagem \u00e9 definida pela velocidade de deslocamento dividida por uma constante, justamente aquela da primeira etapa de medi\u00e7\u00e3o. Como existe uma rela\u00e7\u00e3o de proporcionalidade entre a corrente e a voltagem, uma opera\u00e7\u00e3o matem\u00e1tica permite eliminar essa constante das equa\u00e7\u00f5es e definir a massa do objeto em fun\u00e7\u00e3o da velocidade. Na medi\u00e7\u00e3o da corrente e da voltagem, usam-se equipamentos feitos de materiais especiais que funcionam como supercondutores a baix\u00edssimas temperaturas. Nesses materiais, as correntes e as voltagens s\u00e3o quantizadas, o que significa que s\u00f3 assumem valores m\u00faltiplos da constante de Planck.<\/p>\n

Hoje, diferentes grupos usam a balan\u00e7a de watt para, por meio dessa sequ\u00eancia de procedimentos, medir o valor da constante de Planck a partir de uma massa previamente conhecida \u2013 no caso, eles usam o prot\u00f3tipo do quilograma e suas r\u00e9plicas, cuja massa se conhece com muita precis\u00e3o. Assim que as medi\u00e7\u00f5es atingirem um grau aceit\u00e1vel de precis\u00e3o, o cilindro de S\u00e8vres e suas c\u00f3pias se tornar\u00e3o desnecess\u00e1rios para as futuras aferi\u00e7\u00f5es. \u00c9 que, embora bem conhecida, a massa desses cilindros deve continuar mudando, enquanto o valor da constante, uma vez obtido com precis\u00e3o, permitir\u00e1 usar a balan\u00e7a de watt para medir a massa que corresponde a exatamente 1 quilograma de modo muito preciso e sem altera\u00e7\u00e3o ao longo do tempo.<\/p>\n

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Esfera de sil\u00edcio usada no Projeto Internacional Avogadro – \u00a9 COMMONWEALTH SCIENTIFIC AND INDUSTRIAL RESEARCH ORGANISATION (CSIRO<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n

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Contando \u00e1tomos<\/strong>
\nA busca de novos crit\u00e9rios para definir o quilo come\u00e7ou na d\u00e9cada de 1980, quando se constatou um problema com o cilindro met\u00e1lico de S\u00e8vres: o quilograma usado como refer\u00eancia mundial estava perdendo massa, possivelmente por sua manipula\u00e7\u00e3o na limpeza ou pela evapora\u00e7\u00e3o do material que o comp\u00f5e. Medi\u00e7\u00f5es realizadas de tempos em tempos no \u00faltimo s\u00e9culo revelaram tamb\u00e9m que a massa das c\u00f3pias do quilo distribu\u00eddas pelo mundo oscilava \u2013 algumas ganhavam e outras perdiam fra\u00e7\u00f5es de 1 grama. Mesmo muito pequena, essa varia\u00e7\u00e3o \u00e9 indesej\u00e1vel para uma unidade de medida. \u00c9 que, para servir como base de compara\u00e7\u00e3o, o padr\u00e3o que define essa unidade deve ser quantificado com a maior precis\u00e3o poss\u00edvel e permanecer inalterado ao longo do tempo.<\/p>\n

Em 2011, a Confer\u00eancia Geral sobre Pesos e Medidas (CGPM), organiza\u00e7\u00e3o internacional com 51 estados-membros, entre eles o Brasil, reconheceu oficialmente as limita\u00e7\u00f5es do quilograma padr\u00e3o e decidiu que a unidade de massa deveria ser redefinida a partir do valor das constantes fundamentais da f\u00edsica, medidas de forma cada vez mais precisa. Uma comiss\u00e3o de especialistas da CGPM decidiu que a unidade de massa deveria ser estabelecida a partir da constante de Planck. Antes, no entanto, recomendou que o valor da constante fosse definido a partir das tr\u00eas medi\u00e7\u00f5es mais precisas, feitas usando ao menos dois m\u00e9todos diferentes \u2013 o resultado das medi\u00e7\u00f5es com as t\u00e9cnicas distintas deveria ser concordante e apresentar um n\u00edvel de incerteza inferior a um valor preestabelecido.<\/p>\n