SEARA DA CIÊNCIA
CURIOSIDADES DA FÍSICA
José Maria Bassalo


Os Sistemas de Unidades.
Foi o matemático alemão Johan Karl Friedrich Gauss (1777-1855) quem, em 1832, demonstrou que algumas unidades físicas, como, por exemplo, o comprimento (centímetro - cm), a massa (grama - g) e o tempo (segundo - s), poderiam ser escolhidas como fundamentais, já que essas unidades físicas poderiam ser preservadas e facilmente reproduzidas. As duas primeiras por intermédio de padrões, e o tempo por intermédio de experiências com pêndulos, ou então, por intermédio de observações astronômicas. Essas grandezas fundamentais poderiam reproduzir outras grandezas que não poderiam ser padronizadas, a exemplo da velocidade (comprimento/tempo) ou da aceleração (comprimento/tempo2). A tais grandezas, Gauss denominou derivadas ou absolutas. Ainda em 1832, ele foi o primeiro a formular um sistema de unidades magnéticas a partir das unidades mecânicas.

Até o final do Século 19, os sistemas de unidades físicas eram descritas ou por unidades absolutas, no sentido Gaussiano descrito acima, ou por unidades práticas. Os sistemas absolutos usados em mecânica (Centímetro, Grama, Segundo) poderiam ser usados para representar grandezas elétricas e magnéticas, desde que se escolhesse uma grandeza física característica delas (elétricas ou magnéticas), como unitária e sem dimensão. Assim, para as grandezas elétricas, foi escolhida a permissividade elétrica do vácuo (eo) como unitária, resultando o CGSES (CGS Eletrostático), e para as grandezas magnéticas, foi escolhida a permissividade magnética do vácuo (mo) também como unitária, o CGSEM (CGS Eletromagnético). Para passar de um sistema a outro, usava-se a relação obtida pelo físico e matemático escocês James Clerk Maxwell (1831-1879), em 1865 (Philosophical Magazine 29, p. 152), onde V representa a velocidade de propagação dos distúrbios eletromagnéticos em um meio não-condutor. O conjunto desses dois sistemas formava o Sistema Eletromagnético Absoluto (SEMA) de unidades. No entanto, esse mesmo sistema tornava-se impraticável quando tentava representar as unidades de resistência elétrica, potencial elétrico, corrente elétrica etc., por exibir valores muitos pequenos. Em vista disso, foi criado um Sistema Prático de unidades que apresentava as mesmas dimensões do SEMA, porém diferia de potências de dez (10). No entanto, como tal sistema era definido com fatores arbitrários e múltiplos das grandezas absolutas, ele não era absoluto. Esse problema foi contornado pelo engenheiro elétrico italiano Giovanni Giorgi (1871-1950), em 13 de outubro de 1901, em uma reunião da Associação Italiana de Engenharia Elétrica. Com efeito, seguindo uma idéia de Maxwell, ele propôs a essa Associação que o sistema prático eletromagnético se transformaria em um sistema absoluto, desde que fossem escolhidas como unidades fundamentais, o Metro, o Kilograma, o Segundo.Além do mais, escolheu o Ampère como unidade elétrica. Estava, assim, criado o sistema MKSA. Nesse novo sistema de unidades, não aparecia o fator 4p, presente nos sistemas CGSES e CGSEM. É interessante notar que, em 1948, por ocasião da 9a.Conferência Geral de Pesos e Medidas, o newton foi adotado como unidade de força no sistema MKSA. Antes, chamava-se simplesmente de unidade MKS de força. Ainda nessa Conferência, foi dado o nome joule para a unidade de energia nesse mesmo sistema. Em 1960, na 11a.Conferência Geral de Pesos e Medidas, por sua Resolução 12, adotou o nome de Sistema Internacional de Unidades (SI), em substituição ao sistema MKSA.

É oportuno registrar que, como foi o físico, matemático e astrônomo italiano Galileu Galilei (1564-1642) o primeiro a medir a aceleração de um corpo, por isso, por algum tempo, a unidade de aceleração no sistema CGS, também conhecido como Sistema Gaussiano, era denominado de galileo, conforme nos conta o físico e filósofo austríaco Ernst Mach (1838-1916), em seu livro intitulado The Science of Mechanics (The Open Court Publishing Company, 1974). Porém, nos trabalhos do cientista e filósofo norte-americano Charles Sanders Peirce (1839-1914) sobre a medição da força da gravidade por intermédio da oscilação de pêndulos, entre 1873 e 1886, aquela unidade já era opcional, uma vez que, quando o CGS foi oficialmente adotado nos Estados Unidos e na Inglaterra, passou-se a usar a seguinte unidade de aceleração: cm/s2. Registre-se também que, para homenagear Gauss, a unidade de indução magnética passou a denominar-se gauss no sistema que esse cientista havia criado (CGS). Para mais informações sobre sistemas de unidades ver, por exemplo, o livro de Mach acima referido, assim como o livro de Paul G. Hewitt (Conceptual Physics, Harper Collins, 1992).