História das Unidades de Medida e Sonda Espacial

Os problemas existentes com unidades de medidas diferentes ao redor do mundo ocasionaram em 1999 (numa época em que isso não deveria mais ocorrer) um grave problema com a sonda espacial Mars Climate Orbiter enviada a marte. A sonda se destruiu no espaço, e o motivo que a Nasa alegou foi que os diversos cientistas envolvidos utilizaram sistemas de unidades diferentes.

O texto abaixo foi publicado pela revista Veja 06 de outubro de 1999, e descreve isso e diversas curiosidades sobre o assunto. Entre [chaves]  , bold e vermelho estão algumas correções, complementos e destaques de informações feitas por mim.

Conta de maluco

Confusão de medidas derruba sonda espacial e mostra como é urgente esquecer pés e polegadas
por Marcos Gusmão

Gravuras francesas do século XVIII: primeiras tentativas de unificação métrica decimal estimuladas pelas ideias iluministas

A escola ensina que para qualquer operação que envolva padrões diferentes de pesos e medidas é necessário fazer a converso para um único sistema de unidade. Sem isso,  é confusão na certa. Na semana passada, a agência espacial americana, a Nasa, admitiu que um erro primário como esse pode ter sido a causa do desvio, e depois da perda, da sonda Mars Climate Orbiter, que custou 125 milhões de dólares. A nave foi enviada ao espaço para estudar o clima de Marte e espatifou-se ao entrar desastradamente na atmosfera marciana. Para o constrangimento dos cientistas americanos, a única explicação foi  a sonda ter recebido informações conflitantes dos controladores de vôo. Ou seja, ao se aproximar do planeta vermelho, foi abastecida de dados em metro e em quilograma, do Sistema Métrico Decimal, e também em pé e em libra, unidades do Sistema Imperial Britânico. A comissão de cientistas que investiga o caso acredita que os programas de computador da Nasa não foram capazes de detectar as diferenças entre valores expressos em dois sistemas.

ContadeMaluco-02O melhor time de navegadores espaciais do mundo acabou com uma nave caríssima por causa da teimosia dos Estados Unidos e de outros países de origem anglo-saxã em manter esse sistema de medidas criado há oito séculos e que já deveria ter virado peça de museu. “Somente o sistema métrico deveria ser usado”, diz Lorelle Young, a presidente da Associação Métrica dos Estados Unidos. “Ele é a língua de toda ciência sofisticada.” De fato, é inconcebível para uma cabeça adaptada ao sistema decimal a quantidade de cálculos necessária para trabalhar com medidas como polegadas, jardas e pés. A dificuldade de associação rápida é assombrosa. Um pé se divide em 12 polegadas. A jarda tem 3 pés e uma milha equivale a 1.760 jardas. Para responder quantas polegadas existem em uma milha sem fritar os neurônios só apelando de imediato para uma calculadora. São 63.360 polegadas. E em três quartos de milha? É melhor esquecer. Pelo sistema métrico, para se chegar a quantos centímetros existem em um quilometro,  é só pensar nas 100 subdivisões do metro e acrescentar mais os três zeros da milhar. O resultado: 100.000 centímetros em cada quilômetro. Em três quartos de quilômetro? Na ponta da língua: 75.000 centímetros.

Para abastecer o carro, o inglês e o americano pedem o combustível em galões e não em litros, bebe cerveja em pint e não em mililitro. Mede o peso em libra ou onça. Para a temperatura adota um estranhíssimo sistema com ebulição [da água] a 212 graus batizado como Fahrenheit e completamente diverso dos graus Celsius que o resto do mundo usa. Quando se leva em conta a origem do sistemas então, parece piada. Houve um tempo em que a jarda era a distância que ia do nariz à extremidade do braço esticado do rei no poder, senhor de todos os padrões. O pé era exatamente do tamanho do pé real e a polegada ia pelo mesmo caminho, vinculada ao dedo do soberano. Hoje não é assim, óbvio. A polegada não é o dedo da rainha Elizabeth II, mas sim 2,5 centímetros [aproximadamente]. Para se chegar à jarda também não é preciso medir o braço real: fechou-se a questão em 91,4 centímetros. E o pé, então, é uma lancha de 30,4 centímetros, que claramente não corresponde às dimensões do pé de sua majestade.

Mars Climate Orbiter: descompasso entre metros e pés derrubou a sonda. Foto: Nasa

Os padrões do chamado Sistema Imperial Britânico foram adaptados ao sistema métrico para poder funcionar como medidas modernas. “Mesmo com os ingleses mantendo os conceitos antropomórficos [ou seja, com base em comprimentos do corpo humano], o metro e as demais unidades do sistema decimal acabaram vencendo a batalha”, afirma Giorgio Moscati, professor do Instituto de Física da Universidade de São Paulo e membro do Comitê Internacional dos Pesos e Medidas. E por quê? Porque o metro já nasceu com conceituação científica e filosófica e não apenas prática. Ele surgiu como uma unidade de medida física imutável, no caso, a décima milionésima parte da distância entre o Polo Norte e o Equador, medida pelo meridiano que passa por Paris. Foi um produto do iluminismo francês, para acabar com as medidas arbitrárias da Antiguidade e da Idade Média ainda em vigor no século XVIII. E até se sofisticou. Hoje ele  é calculado com base no espaço percorrido pela luz no vácuo em determinado período de tempo, o que permite uma calibragem de instrumentos com preciso indiscutível.

O problema é que, por motivos culturais diversos países, entre eles a maior potência do planeta, relutam em abrir mão de suas medidas arcaicas. O que foi disputa entre as pretensões imperiais da França e da Inglaterra nos últimos dois séculos virou um problemão científico para o futuro, como prova a bobagem cometida pelos cientistas da Nasa na semana retrasada. “Não dá para trocar as medidas de uma hora para outra”, explica o professor Moscati. “Assim como a jarda é incompreensível para nós, o metro não passa de uma abstração para a maioria dos americanos e ingleses”, diz ele. O resultado  um conflito de comunicação entre metade do planeta que pensa de um jeito e o outro lado que pensa de outro, insustentável numa sociedade globalizada. Para resolver pendengas como essa, na próxima segunda-feira a Conferência Geral dos Pesos e Medidas se reúne mais uma vez em Paris, na França. Os especialistas discutirão exatamente quais são as maneiras de acelerar o processo de unificação que adotar definitivamente o sistema internacional de unidades, SI, que regulamenta o metro, o quilograma, o litro e os graus Celsius como padrões. “A unificação no padrão métrico decimal é inevitável”, afirma Moscati, que participará da reunião. Os Estados Unidos aderiram ao sistema internacional em 1959. Há quatro anos, por fora da União Européia, a Inglaterra resolveu dar adeus definitivo á velharia baseada em pés, polegares e narizes reais. Em ambos os países, o sistema métrico convive com o imperial, mas a maioria da população sé faz contas no estilo antigo. Por isso as trapalhadas como a ocorrida na Nasa. A confusão está longe de acabar.

FONTE:  http://veja.abril.com.br/061099/p_118.html

O Experimento de Galileu

Nesse vídeo temos o astronauta Dave Scott presente na missão APOLLO 15, na LUA em 1971.

O experimento que ele deseja demonstrar baseia-se no princípio de Galileu Galilei, onde corpos com massas diferentes caem em tempos iguais. Se esse experimento fosse reproduzido na Terra, o martelo cairia primeiro pelo fato da resistência do ar atrasar a queda da pena. Como na Lua temos ausência de atmosfera, ambos deveriam cair ao mesmo tempo, provando que Galileu Galilei há 400 anos estava correto em suas afirmações.

Se vocês notarem, podemos observar que pelo fato da aceleração da gravidade na lua ser de aproximadamente 1,6 m/s², ao contrário na Terra que é de 9,8 m/s²,  os corpos caem um pouco mais devagar do que ocorreria aqui. Infelizmente a qualidade da gravação não é muito boa e nem a pena e o martelo são muito distinguíveis. Assim, trago dois vídeos: o primeiro com uma qualidade melhor, mas sem legenda e o segundo com legenda, mas com qualidade inferior.

Vídeo sem legenda com qualidade melhor

Vídeo com legenda com qualidade inferior.

Trago abaixo ainda, uma página da própria NASA com os vídeos feitos na Apollo 17 para download. Caso deseje realizar o download do vídeo, clique aqui.

Caso deseje visitar a página (em inglês), clique aqui.


Atualização – 12/Fevereiro/2014

Outro vídeo demonstrando o princípio de Galileu num experimento realizado num laboratório de física com uma pena e um pedaço de metal. No segundo momento do vídeo, se retira todo ar do ambiente (no caso da campanula de vidro) e verificamos os dois objetos caindo ao mesmo tempo.


Atualização – 23/Fevereiro/2014

Trago abaixo um trecho do livro Physics for the Inquiring Mind do educador britânico Eric M. Rogers (1902 – 1990), onde observamos a frase proferida por Galileu sobre  o assunto. Muitos estudiosos da história da ciência dizem que o experimento onde o físico italiano descobriu isso foi feito na Torre de Pisa.

(…) Galileu observou que a resistência do ar tinha intrincado os aristotélicos. Ele ressaltou que os objetos densos para as quais a resistência do ar é relativamente sem importância, caem quase juntos. Ele escreveu: “(…) a variação de Velocidade no ar entre as esferas de ouro, chumbo, cobre, pórfiro, e outros materiais pesados ​​é tão rápida que numa queda de cem côvados de uma bola de ouro, não ultrapassaria, com certeza, a de cobre em até quatro dedos. Tendo observado isso, eu pude concluir que, em um meio totalmente desprovida de qualquer resistência, todos os corpos cairiam com a mesma velocidade”.