Módulo 1 – Prefixos, Grandezas físicas, Unidades e Medidas.

Eae galera, Marceliano aqui. 

Basicamente se eu digo pra você que um fio de cabelo humano tem cerca de 0,00000005 metros de espessura.

Fica complicado, né? Cheio de zeros. 

Agora, se eu escrevo 50 nanômetros (50 nm) de espessura, ficou muito mais elegante e prático.

É justamente pra isso que servem os prefixos: evitar ficar contando zero perdido.

Também vamos discutir nesse módulo as principais grandezas físicas, conversões e outros detalhes numéricos que são extremamente importantes para começarmos nesse fantástico mundo da física. 

Bons estudos. 

O que é uma grandeza física?

Grandeza é tudo o que a gente consegue medir.

Comprimento, massa, tempo, temperatura, corrente elétrica…
Se dá pra comparar e colocar um número, é uma grandeza. '-'

Detalhe:

Algumas grandezas são fundamentais, tipo o metro (m), segundo (s), quilograma (kg).

Outras são derivadas, construídas a partir das fundamentais.

Exemplo:

Velocidade = m/s

Força = kg·m/s² (que a gente chama de newton, N).

O Sistema Internacional (SI)

No mundo inteiro a ciência fala a mesma “língua” das medidas.

Esse idioma é o SI – Sistema Internacional. Dessa forma, os cientistas do mundo todo conseguem se comunicar numa só lingua, mesmo estando em lugares diferentes do mundo. 

Por exemplo:

Comprimento → metro (m)

Massa → quilograma (kg)

Tempo → segundo (s)

Temperatura → kelvin (K)

Corrente elétrica → ampère (A)

Quantidade de matéria → mol (mol)

Intensidade luminosa → candela (cd)

Se cada país usasse uma unidade diferente (como polegada, jarda, libra…), imagina a confusão em uma conta de Física!

Os prefixos

Pra não escrever muitos zeros, a gente usa prefixos que indicam potências de 10.

Exemplos:

quilo (k) = 1000 → 1 km = 1000 m

mega (M) = 1 milhão → 1 MW = 1.000.000 W

mili (m) = milésimo → 1 ms = 0,001 s

micro (µ) = milionésimo → 1 µA = 0,000001 A

Atenção: repara que “m” pode ser metro, mas também pode ser “mili”. É o contexto que vai te salvar.

Usando potências de base 10, fica tudo mais simplificado e compactado em nossas contas. 

Se liga nessa tabela .....

Conversões na Física

Galera, um dos erros mais comuns nas provas e nos exercícios de Física não é a conta em si… é a unidade errada. 
Por isso, dominar conversões é meio caminho andado pra acertar as questões.

Tempo

No dia a dia a gente fala em minutos e horas.
Na Física, o padrão é o segundo (s).

( 1min = 60s )

( 1h = 3600s )

Exemplo: 2 h = ( 2 x3600 = 7200s ).

Espaço (Distância, Comprimento)

No cotidiano, usamos km pra distâncias grandes e cm pra pequenas.
Mas no SI, o padrão é o metro (m).

( 1km = 1000m )

( 1cm = 0,01m )

( 1mm = 0,001m )

Exemplo: 250 cm = ( 250 x 0,01 = 2,5m ).

Velocidade

Cuidado aqui!
Na Física o padrão é m/s, mas no trânsito a gente lê velocidade em km/h.

Conversão rápida:
1 m/s = 3,6 km/h
 

Se quiser passar de m/s → km/h, multiplica por 3,6.

De km/h → m/s, divide por 3,6.

 Exemplo:
72 km/h = (72/3,6 = 20m/s ).

Temperatura

Aqui mora a pegadinha!
No cotidiano usamos graus Celsius (°C), mas na Física (especialmente em termodinâmica) usamos o Kelvin (K).

A conversão é:

T(K) = T(°C) + 273
 

 Exemplo:
25 °C = ( 25 + 273 = 298K ).

Dica: temperatura não pode ser convertida como regra de três. Sempre use a fórmula!

Unidades comuns em Ondulatória

Galera, quando a gente fala de ondas — seja som, luz, ondas de rádio ou até as marolinhas da praia — três grandezas aparecem o tempo todo:

 Período (T)

É o tempo para uma oscilação completa.

Unidade: segundo (s).

Exemplo: se uma corda demora 0,02 s pra fazer um ciclo, o período é T = 0,02 s.

Frequência (f)

É quantas oscilações acontecem em 1 segundo.

Unidade: hertz (Hz).

1 Hz = 1 ciclo por segundo.

Exemplo: se o período é T = 0,02 s,

então a frequência é ( f = 1 / 0,02 = 50Hz ). 

Comprimento de Onda (λ)

É a distância que a onda percorre em um ciclo.

Unidade: metro (m).

Fórmula famosa:

v = λ . f

onde no sistema internacional essas grandezas são expressas da seguinte forma:

(v) = velocidade da onda (m/s)

( λ ) = comprimento de onda (m)

( f ) = frequência (Hz)

Prefixos em Frequência

Na prática, usamos muito prefixos porque a frequência pode ser bem alta:

kHz (quilo-hertz) = (10³) Hz

MHz (mega-hertz) = (106) Hz

GHz (giga-hertz) = (109) Hz

Exemplos do dia a dia:

Rádio AM/FM: de 530 kHz até 108 MHz.

Wi-Fi: 2,4 GHz ou 5 GHz.

Micro-ondas: ~2,45 GHz. 

Grandezas e Conversões na Eletrodinâmica

Corrente Elétrica (I)

Unidade no SI: ampère (A)

Conversões mais comuns:

1 A = 1000 mA (miliampères)

1 A = 1.000.000 µA (microampères)

Exemplo: 250 mA = 0,25 A

Tensão Elétrica (U ou V)

Unidade no SI: volt (V)

Conversões mais comuns:

1 kV = 1000 V

1 mV = 0,001 V

Exemplo: 220 V = 0,22 kV

Resistência Elétrica (R)

Unidade no SI: ohm (Ω)

Conversões mais comuns:

1 kΩ = 1000 Ω

1 MΩ = 1.000.000 Ω

Exemplo: 4700 Ω = 4,7 kΩ

Potência Elétrica (P)

Unidade no SI: watt (W)

Conversões mais comuns:

1 kW = 1000 W

1 MW = 1.000.000 W

Exemplo: 5500 W = 5,5 kW

Energia Elétrica (E)

Unidade no SI: joule (J)

Unidade prática: quilowatt-hora (kWh)

Conversão importante:

1 kWh = 3,6 × 10⁶ J

Exemplo: 2 kWh = 7,2 × 10⁶ J

E é isso! Simples e direto: 

grandeza → unidade → conversão.

Principais Grandezas da Física e Suas Unidades (SI)

Grandezas Fundamentais

• Comprimento → metro (m)

• Massa → quilograma (kg)

• Tempo → segundo (s)

• Temperatura termodinâmica → kelvin (K)

• Corrente elétrica → ampère (A)

• Quantidade de matéria → mol (mol)

• Intensidade luminosa → candela (cd)

Cinemática e Dinâmica

• Velocidade → metro por segundo (m/s)

• Aceleração → metro por segundo ao quadrado (m/s²)

• Força → newton (N) → (1N = 1kg·m/s²)

• Momento linear (Quantidade de movimento) → kg·m/s

• Impulso → newton·segundo (N·s)

Trabalho e Energia

• Trabalho → joule (J) → (1J = 1N·m)

• Energia (cinética, potencial, térmica, etc.) → joule (J)

• Potência → watt (W) → (1W = 1J/s)

Gravitação

• Campo gravitacional → newton por quilograma (N/kg)

• Constante da gravitação universal (G) → N·m²/kg²

 Termologia

• Calor → joule (J)

• Calor específico → joule por quilograma·kelvin (J/(kg·K))

• Capacidade térmica → joule por kelvin (J/K)

• Pressão → pascal (Pa) → (1Pa = 1N/m²)

Óptica e Ondulatória

• Comprimento de onda (λ) → metro (m)

• Frequência (f) → hertz (Hz) = (1/s)

• Período (T) → segundo (s)

• Velocidade da onda (v) → metro por segundo (m/s)

Eletrodinâmica

• Corrente elétrica (I) → ampère (A)

• Tensão elétrica (U ou V) → volt (V)

• Resistência elétrica (R) → ohm (Ω)

• Potência elétrica (P) → watt (W)

• Energia elétrica (E) → joule (J) ou quilowatt-hora (kWh)

• Carga elétrica (Q) → coulomb (C)

Eletromagnetismo

• Campo elétrico (E) → newton por coulomb (N/C)

• Campo magnético (B) → tesla (T) = (1T = 1N/(A·m))

• Fluxo magnético → weber (Wb)

• Indutância → henry (H)

• Capacitância → farad (F)

Radioatividade

• Atividade radioativa → becquerel (Bq) = 1 desintegração/s

• Dose absorvida → gray (Gy) = 1 J/kg

• Dose equivalente → sievert (Sv)

Essa lista cobre praticamente tudo que aparece no Ensino Médio.

Desenrola aí esses problemas!!

1. ”Em apenas 2 minutos, um carro de 1,2 toneladas consegue percorrer 3,6 quilômetros por uma rodovia.”

Transforme todas as medidas do texto acima para suas respectivas unidades do S.I. (Sistema Internacional de Medidas).

02. ”Todas as manhãs, João sai de sua casa e caminha por 4 minutos até a padaria; compra 500 g de pão e retorna a sua casa que fica a 0,2 km de distância”

Transforme todas as medidas do texto anterior para suas respectivas unidades do S.I. (Sistema Internacional de Medidas).

03 Substitua os prefixos pelas suas potências de 10 equivalentes:

a) 1,2 mm

b) 500 kW

04. Substitua os prefixos a seguir pelas suas potências de 10 equivalentes:

a) 10 μm

b) 0,2 GW

c) 15 nC

d) 0,1 mA

e) 5 kJ

f) 72 MHz

5. Um rádio FM toca sua música favorita na frequência 101,5 MHz. Transforme essa frequência para Hz.

6. Uma lâmpada de laboratório emite luz visível com frequência 5 × 10¹⁴ Hz. Converta essa frequência para THz.

7. Um radar de segurança emite sinais com comprimento de onda 0,03 m. Converta esse comprimento de onda para cm.

8. Um forno de micro-ondas aquece os alimentos com frequência 2,45 GHz. Converta essa frequência para Hz.

9. A luz vermelha de um semáforo possui comprimento de onda 650 nm. Converta esse comprimento de onda para m.

10. Uma estação de rádio transmite notícias em 88 MHz. Converta essa frequência para kH

Gabarito comentado

1.

Tempo: 2 min → s → 2 × 60 = 120 s

Massa: 1,2 t → kg → 1,2 × 1000 = 1200 kg

Distância: 3,6 km → m → 3,6 × 1000 = 3600 m
Multiplicamos pelas potências de 10 correspondentes a cada unidade: minutos para segundos (×60), toneladas para kg (×1000), km para metros (×1000).

2.

Tempo: 4 min → s → 4 × 60 = 240 s
Massa: 500 g → kg → 500 ÷ 1000 = 0,5 kg
Distância: 0,2 km → m → 0,2 × 1000 = 200 m
O mesmo procedimento da questão anterior, apenas aplicando a conversão a cada grandeza.

3. 

a) 1,2 mm → mili = 10⁻³ → 1,2 × 10⁻³ m
b) 500 kW → kilo = 10³ → 5 × 10⁵ W

Sempre substitua o prefixo pelo valor correspondente em potência de 10.

4. 

a) 10 μm → micro = 10⁻⁶ → 1 × 10⁻⁵ m
b) 0,2 GW → giga = 10⁹ → 2 × 10⁸ W
c) 15 nC → nano = 10⁻⁹ → 1,5 × 10⁻⁸ C
d) 0,1 mA → mili = 10⁻³ → 1 × 10⁻⁴ A
e) 5 kJ → kilo = 10³ → 5 × 10³ J
f) 72 MHz → mega = 10⁶ → 7,2 × 10⁷ Hz

Cada prefixo corresponde a uma potência de 10 que multiplica o número.

5. 

101,5 MHz → Hz → 101,5 × 10⁶ = 1,015 × 10⁸ Hz

Mega significa 10⁶; multiplicamos o valor dado pelo fator 10⁶.

6. 

5 × 10¹⁴ Hz → THz → 1 THz = 10¹² Hz
5 × 10¹⁴ ÷ 10¹² = 500 THz

Para converter Hz em THz, dividimos por 10¹².

7. 

0,03 m → cm → 0,03 × 100 = 3 cm

1 m = 100 cm, multiplicamos pelo fator 100.

8. 

2,45 GHz → Hz → 2,45 × 10⁹ = 2,45 × 10⁹ Hz

Giga = 10⁹; multiplicamos diretamente.

9. 

650 nm → m → 650 × 10⁻⁹ = 6,5 × 10⁻⁷ m

Nano = 10⁻⁹; multiplicamos o valor em nm por 10⁻⁹.

10. 

88 MHz → kHz → 88 × 10³ = 88.000 kHz

Para passar de MHz (10⁶) para kHz (10³), multiplicamos por 1000 (ou 10³).

Trabalho resulta em força!!

Consegue responder todas ? 

Listão de Problemas – Conversões, Prefixos e Grandezas

1. Converta 5 km para metros.

2. Converta 300 cm para metros.

3. Converta 0,75 m para milímetros.

4. Converta 2,5 × 10³ g para quilogramas.

5. Converta 0,0025 kg para gramas.

6. Converta 1200 mL para litros.

7. Converta 0,05 L para mililitros.

8. Converta 3,6 km/h para m/s.

9. Converta 10 m/s para km/h.

10. Converta 500 W para quilowatts.

11. Converta 2,5 kW para watts.

12. Converta 0,02 A para miliamperes.

13. Converta 4500 mA para amperes.

14. Converta 9,8 m/s² para km/h² (atenção à unidade de tempo!).

15. Converta 0,00056 m² para cm².

16. Converta 250 cm² para m².

17. Converta 4 × 10⁶ Hz para kHz.

18. Converta 0,005 GHz para Hz.

19. Converta 0,03 J para mJ (miliJoule).

20. Converta 7 kJ para joules.

21. Converta 0,0002 km³ para m³.

22. Converta 5000 m³ para km³.

23. Converta 0,5 N para mN (miliNewton).

24. Converta 0,003 kN para N.

25. Converta 1200 Pa para kPa.

26. Converta 0,02 MPa para Pa.

27. Converta 0,0007 m³/s para L/s.

28. Converta 3,5 L/min para m³/s.

29. Converta 0,02 m/s² para cm/s².

30. Converta 250 cm/s para m/s.

31. Converta 0,00045 g/cm³ para kg/m³.

32. Converta 1,2 × 10³ kg/m³ para g/cm³.

33. Um fio tem 120 cm de comprimento. Quantos milímetros isso representa?

34. Uma lâmpada consome 0,06 kW. Quantos watts ela consome?

35. Uma bateria fornece 1500 mA de corrente. Quantos amperes isso representa?

36. A velocidade da luz no vácuo é aproximadamente 3 × 10⁸ m/s. Converta para km/s.

37. Um recipiente contém 250 mL de líquido. Quantos L isso corresponde?

38. Um carro percorre 72 km/h. Qual a velocidade em m/s?

39. Um resistor possui 0,005 kΩ de resistência. Quantos ohms isso representa?

40. Um capacitor tem 470 μF. Converta para F.

41. Uma força de 0,002 N é aplicada. Quantos mN isso representa?

42. Um circuito tem 0,0003 A. Converta para mA.

43. Um tanque contém 0,25 m³ de água. Quantos litros são?

44. Uma lâmpada consome 60 mW. Quantos W isso representa?

45. Um carro percorre 36 m/s. Converta para km/h.

46. Um sensor mede 0,00015 kg. Converta para mg.

47. A área de uma folha é 0,005 m². Quantos cm² são?

48. Um bloco de ferro tem densidade 7,8 × 10³ kg/m³. Converta para g/cm³.

49. Um circuito apresenta tensão de 12 V e corrente de 250 mA. Quantos A a corrente representa?

50. Um cabo tem resistência de 0,2 Ω. Converta para mΩ (miliohm).
    
    

Respostas – Conversões, Prefixos e Grandezas

1. 5 km = 5000 m
   
   

2. 300 cm = 3 m
   
   

3. 0,75 m = 750 mm
   
   

4. 2,5 × 10³ g = 2,5 kg
   
   

5. 0,0025 kg = 2,5 g
   
   

6. 1200 mL = 1,2 L
   
   

7. 0,05 L = 50 mL
   
   

8. 3,6 km/h = 1 m/s
   
   

9. 10 m/s = 36 km/h
   
   

10. 500 W = 0,5 kW
    
    

11. 2,5 kW = 2500 W
    
    

12. 0,02 A = 20 mA
    
    

13. 4500 mA = 4,5 A
    
    

14. 9,8 m/s² = 127008 km/h²
    
    

15. 0,00056 m² = 5,6 cm²
    
    

16. 250 cm² = 0,025 m²
    
    

17. 4 × 10⁶ Hz = 4000 kHz
    
    

18. 0,005 GHz = 5 × 10⁶ Hz
    
    

19. 0,03 J = 30 mJ
    
    

20. 7 kJ = 7000 J
    
    

21. 0,0002 km³ = 2 × 10⁸ m³
    
    

22. 5000 m³ = 5 × 10⁻⁶ km³
    
    

23. 0,5 N = 500 mN
    
    

24. 0,003 kN = 3 N
    
    

25. 1200 Pa = 1,2 kPa
    
    

26. 0,02 MPa = 20000 Pa
    
    

27. 0,0007 m³/s = 0,7 L/s
    
    

28. 3,5 L/min = 5,833 × 10⁻⁵ m³/s
    
    

29. 0,02 m/s² = 2 cm/s²
    
    

30. 250 cm/s = 2,5 m/s
    
    

31. 0,00045 g/cm³ = 0,45 kg/m³
    
    

32. 1,2 × 10³ kg/m³ = 1,2 g/cm³
    
    

33. 120 cm = 1200 mm
    
    

34. 0,06 kW = 60 W
    
    

35. 1500 mA = 1,5 A
    
    

36. 3 × 10⁸ m/s = 3 × 10⁵ km/s
    
    

37. 250 mL = 0,25 L
    
    

38. 72 km/h = 20 m/s
    
    

39. 0,005 kΩ = 5 Ω
    
    

40. 470 μF = 0,00047 F
    
    

41. 0,002 N = 2 mN
    
    

42. 0,0003 A = 0,3 mA
    
    

43. 0,25 m³ = 250 L
    
    

44. 60 mW = 0,06 W
    
    

45. 36 m/s = 129,6 km/h
    
    

46. 0,00015 kg = 150 mg
    
    

47. 0,005 m² = 50 cm²
    
    

48. 7,8 × 10³ kg/m³ = 7,8 g/cm³
    
    

49. 250 mA = 0,25 A
    
    

50. 0,2 Ω = 200 mΩ