O Sistema Internacional de Unidades, abreviado SI a partir do francês Système international d’unités, é o sistema de medida usado pela ciência em todo o mundo e imposto por lei em quase todos os países. Foi adotado em 1960 e é mantido pelo Gabinete Internacional de Pesos e Medidas, perto de Paris. Define sete unidades de base, um conjunto de unidades derivadas construídas a partir delas e uma série de prefixos decimais que multiplicam ou dividem qualquer unidade por potências de dez.
Dois traços distinguem o SI dos sistemas mais antigos. O primeiro é ser decimal de ponta a ponta: cada degrau entre unidades aparentadas é uma potência de dez, pelo que converter dentro do SI desloca uma vírgula em vez de multiplicar por 12, 14 ou 1760. O segundo é que, desde 2019, nenhuma unidade do SI depende de um objeto físico. Cada uma é definida fixando o valor numérico de uma constante da natureza, o que torna as definições reproduzíveis em qualquer laboratório bem equipado e as protege de qualquer deriva.
O sistema métrico nasceu em França na década de 1790. O governo revolucionário queria unidades que não pertencessem a um rei nem a uma corporação, e fundou-as por isso na própria Terra. O metro foi definido como a décima milionésima parte da distância do Polo Norte ao equador ao longo do meridiano de Paris. O grama seguiu-se, como a massa de um centímetro cúbico de água. Ambas as definições foram substituídas por padrões materiais logo em 1799, por ser impraticável medir o meridiano.
A Convenção do Metro de 1875 internacionalizou o sistema. Dezassete Estados assinaram-na e criaram o Gabinete Internacional de Pesos e Medidas, que produziu novos protótipos de platina-irídio do metro e do quilograma e distribuiu cópias pelos países membros. Durante quase um século, o metro e o quilograma foram barras e cilindros guardados num cofre em Sèvres.
O SI foi estabelecido em 1960 pela Conferência Geral de Pesos e Medidas. Escolheu seis unidades de base, acrescentou a mole em 1971 chegando a sete, e ordenou as unidades derivadas e os prefixos na estrutura usada hoje. A palavra «coerente» conta aqui: as unidades derivadas formam-se a partir das de base sem qualquer fator numérico, pelo que um joule é exatamente um quilograma metro quadrado por segundo quadrado e nenhuma constante de conversão surge em ponto algum do sistema.
Toda a unidade do SI se constrói a partir de sete unidades de base. Cada uma é hoje definida fixando o valor de uma constante, como mostra a tabela.
| Grandeza | Unidade | Símbolo | Fixa-se |
|---|---|---|---|
| Tempo | segundo | s | a frequência hiperfina do césio-133 |
| Comprimento | metro | m | a velocidade da luz, c |
| Massa | quilograma | kg | a constante de Planck, h |
| Corrente elétrica | ampere | A | a carga elementar, e |
| Temperatura | kelvin | K | a constante de Boltzmann, k |
| Quantidade de substância | mole | mol | a constante de Avogadro, NA |
| Intensidade luminosa | candela | cd | a eficácia luminosa Kcd |
O quilograma é a exceção pelo nome: é a única unidade de base cujo nome traz um prefixo, acidente histórico devido a ter sido escolhido primeiro o grama e considerado depois pequeno demais para servir de padrão prático.
Até 2019 o quilograma era ainda um objeto físico, um cilindro de platina-irídio fabricado em 1889. As comparações ao longo de um século mostraram que o protótipo e as suas cópias oficiais se afastavam entre si em dezenas de microgramas. Como o protótipo era o quilograma por definição, não podia estar errado: o que mudava formalmente era a massa de todos os outros objetos do mundo.
A revisão de 2019 eliminou o último artefacto. O quilograma é agora definido fixando a constante de Planck em exatamente 6,62607015 × 10-34 joules segundo, realizada na prática com uma balança de Kibble que pesa uma massa contra uma força eletromagnética. Ao mesmo tempo, o ampere, o kelvin e a mole foram redefinidos a partir da carga elementar, da constante de Boltzmann e da de Avogadro. O tamanho prático das unidades não mudou: a redefinição foi concebida para que nenhuma medida de uso corrente se deslocasse.
Apenas sete unidades são definidas à partida. Todo o resto no SI deriva delas por multiplicação e divisão, sem que intervenha qualquer fator numérico. A velocidade é metros por segundo. A densidade é quilogramas por metro cúbico. A aceleração é metros por segundo quadrado. Estas grandezas não têm nome próprio e escrevem-se simplesmente como combinações.
Vinte e duas unidades derivadas têm, porém, nome próprio, concedido porque a combinação é suficientemente comum para merecer uma abreviatura. O newton é um quilograma metro por segundo quadrado. O joule é um newton metro. O watt é um joule por segundo. O pascal é um newton por metro quadrado. O hertz é o inverso de um segundo. Cada uma pode ser desdobrada em unidades de base sem qualquer constante de conversão, e é nisso que consiste a coerência do sistema: por isso as equações da física em SI não contêm fatores de conversão de unidades.
A vantagem prática vê-se no cálculo. Se um problema for posto inteiramente em unidades de base e derivadas do SI, o resultado sai em unidades do SI automaticamente. Nenhum passo obriga a multiplicar um número por 12, por 1,8 ou por 4,546 para que as grandezas se compatibilizem. Os sistemas sem esta propriedade exigem constantes de conversão dentro das próprias equações, fonte frequente de erros.
Os prefixos são o que torna o SI cómodo em todas as escalas. Cada um é uma potência fixa de dez e pode juntar-se a qualquer unidade. O sistema abrange trinta ordens de grandeza em cada sentido, alargadas em 2022 com ronna, quetta, ronto e quecto para o armazenamento de dados e a física de partículas.
| Prefixo | Símbolo | Fator | Prefixo | Símbolo | Fator |
|---|---|---|---|---|---|
| quilo | k | 103 | mili | m | 10-3 |
| mega | M | 106 | micro | µ | 10-6 |
| giga | G | 109 | nano | n | 10-9 |
| tera | T | 1012 | pico | p | 10-12 |
| peta | P | 1015 | femto | f | 10-15 |
| exa | E | 1018 | ato | a | 10-18 |
As maiúsculas e minúsculas têm significado e não são facultativas. Um M maiúsculo é mega e um m minúsculo é mili, pelo que MJ e mJ diferem por um fator de mil milhões. O prefixo micro usa a letra grega mu. Como os URL e o texto simples não conservam muitas vezes essa distinção, este site interpreta uma abreviatura em minúsculas como a unidade mili e exige o símbolo exato para mega e micro.
Os conversores aqui oferecidos cobrem as unidades de base do SI e as derivadas e prefixadas construídas sobre elas. As mais usadas estão listadas abaixo.
| Grandeza | Unidade SI | Converter |
|---|---|---|
| Comprimento | metro | metros em pés |
| Massa | quilograma | quilogramas em libras |
| Temperatura | kelvin | kelvins em Celsius |
| Tempo | segundo | segundos em minutos |
| Energia | joule | joules em calorias |
| Pressão | pascal | pascais em bares |
| Frequência | hertz | hertz em quilohertz |
| Área | metro quadrado | metros quadrados em pés quadrados |
| Volume | metro cúbico | metros cúbicos em litros |
Duas unidades dessa lista ficam ligeiramente fora do SI estrito. O litro não é uma unidade do SI mas é admitido com ele, e define-se como exatamente um decímetro cúbico. Os graus Celsius também são admitidos: o grau tem a mesma amplitude do kelvin, desviado de 273,15, pelo que uma diferença de temperatura é idêntica em ambas as escalas ao passo que uma temperatura absoluta não é.
O SI tem um estilo de escrita, e é mais rigoroso do que se supõe. Os símbolos de unidade nunca vão para o plural: cinco metros escreve-se 5 m, nunca 5 ms, que significaria cinco milissegundos. Os símbolos não levam ponto, salvo no fim de uma frase. Um espaço separa o número do símbolo, pelo que se escreve 25 kg e não 25kg, e o mesmo para 25 °C.
A capitalização segue uma regra. Os nomes das unidades escrevem-se em minúscula mesmo quando vêm de um nome de pessoa: a unidade é o newton e o pascal, não o Newton nem o Pascal. O símbolo, pelo contrário, leva maiúscula quando a unidade honra uma pessoa: N de newton, Pa de pascal, W de watt, K de kelvin. As unidades que não vêm de um nome próprio têm símbolo em minúscula, como m, s e kg. O litro é um caso especial e admite l e L, porque um l minúsculo se confunde facilmente com o algarismo um.
Os prefixos juntam-se diretamente à unidade, sem espaço nem hífen, e só se admite um prefixo de cada vez. Um milionésimo de quilograma é um miligrama, nunca um microquilograma. Os símbolos de prefixo acima de quilo levam maiúscula, e é por isso que M significa mega enquanto m significa mili: errar altera uma grandeza por um fator de mil milhões.
As conversões dentro do SI nunca perdem precisão, porque cada degrau é uma potência de dez. Passar de metros a milímetros multiplica por exatamente 1000. As conversões para fora também são exatas onde o outro sistema se define em termos métricos, o que desde 1959 inclui as unidades imperiais e norte-americanas de comprimento e massa. Uma polegada vale exatamente 25,4 milímetros, não aproximadamente.
As exceções são as unidades definidas por medição e não por acordo. A unidade astronómica e o eletrão-volt dependem de grandezas físicas medidas, pelo que os seus valores métricos trazem incerteza nos últimos algarismos. Para uma conversão do dia a dia, essa incerteza fica muito abaixo de qualquer relevância prática.
Três países não adotaram o SI como sistema principal: Estados Unidos, Libéria e Myanmar. Mesmo aí o SI domina a ciência, a medicina e o comércio internacional. Noutros lugares as exceções são estreitas e mais culturais do que legais. O Reino Unido conserva as milhas nos sinais e as pintas nos pubs. A aviação e a marinha usam em todo o mundo milhas náuticas, nós e muitas vezes pés para a altitude. A informática mede dados em bits e bytes, com prefixos binários além dos decimais.
Pode percorrer todas as unidades deste site a partir do dicionário de unidades, ou comparar o SI com o sistema imperial e o sistema consuetudinário dos EUA.