MatLabG · Experiência
Prefixos: potências de 10, áreas, volumes e bytes
Por que 1 km² não é 1.000 m² — e por que 1 TB não é 1 TiB.
Relação com o Laboratório Virtual G
Teoria e experimentação: explorar todos os vínculosPergunta científica
Por que converter entre prefixos é multiplicar por uma potência de 10, por que o expoente dobra em área e triplica em volume, e por que os prefixos binários de armazenamento não são os prefixos do SI?
Execução restrita
Escolha a grandeza (comprimento, área, volume ou armazenamento), um valor e os prefixos de origem e de destino. A conversão é feita exatamente com potências de 10 e conferida numa régua logarítmica declarada. Em área o expoente do fator dobra e em volume triplica, porque km² quer dizer (km)². Em armazenamento, o prefixo binário da IEC (2¹⁰ᵏ bytes) é comparado com o decimal do SI (10³ᵏ bytes): a razão (2¹⁰/10³)ᵏ cresce com k.
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Conexões com a realidade e com outras áreas
Cada conexão traz uma aplicação resolvida: a situação, o modelo, o cálculo passo a passo e uma leitura crítica do resultado. Mude os dados para recalcular.
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Informática: capacidade de armazenamento
Disco anunciado em TB, exibido em TiB
Fabricantes anunciam capacidade com prefixos do SI (1 TB = 10¹² bytes), enquanto muitos sistemas contam em potências de 2 (1 TiB = 2⁴⁰ bytes, IEC). A aplicação converte exatamente e mostra que nenhum byte desaparece: muda só a unidade.
Como usar: aplicação resolvida
Modelo hipotético: um disco é anunciado com N TB (terabytes, prefixo do SI). O sistema operacional mostra a capacidade em TiB (tebibytes, prefixo binário da IEC), às vezes com o rótulo "TB". Quanto ele mostra? Sumiu alguma coisa?
Modelo: 1 TB = 10¹² bytes; 1 TiB = 2⁴⁰ bytes. Capacidade em TiB = N × 10¹² ÷ 2⁴⁰. Não se considera o espaço reservado pelo sistema de arquivos (fora do modelo).
- 2 TB = 2 × 10¹² = 2.000.000.000.000 bytes (tera = 10¹², prefixo do SI).
- 1 TiB = 2⁴⁰ = 1.099.511.627.776 bytes (tebi = 2⁴⁰, prefixo binário da IEC).
- Em TiB: 2.000.000.000.000 ÷ 2⁴⁰ = 244140625/134217728 ≈ 1,819 (3 casas).
Resultado: O sistema mostra ≈ 1,819 (arredondado a 3 casas) TiB. Nenhum byte sumiu: os mesmos 2.000.000.000.000 bytes foram contados com uma unidade maior.
Leitura crítica: A razão 10¹² ÷ 2⁴⁰ = 244140625/268435456 ≈ 0,9095 não depende de N: o número em TiB é sempre 9,05 % menor (aproximação com 2 casas) que o número em TB. Se o rótulo exibido for "TB" para uma conta feita em potências de 2, a diferença é só de unidade, não de capacidade.
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Hidráulica: volumes e litros
Volume de um reservatório em litros e em cm³
O litro é o decímetro cúbico (SI). Converter metros cúbicos em litros ou em centímetros cúbicos usa o fator do comprimento elevado ao cubo. A aplicação calcula pelos dois caminhos e mostra o erro de usar o fator do comprimento.
Fonte: [2]
Como usar: aplicação resolvida
Modelo hipotético: um reservatório tem volume V m³. Quantos litros e quantos centímetros cúbicos ele comporta?
Modelo: 1 L = 1 dm³ (SI). 1 m = 10 dm, logo 1 m³ = (10)³ dm³ = 10³ dm³ = 10³ L; 1 m = 10² cm, logo 1 m³ = (10²)³ cm³ = 10⁶ cm³.
- Em litros: 2,5 × 10³ = 2.500 (L).
- Em centímetros cúbicos: 2,5 × 10⁶ = 2.500.000 (cm³).
- O expoente do fator de comprimento (1 para dm, 2 para cm) é multiplicado por 3, porque o volume é um comprimento ao cubo.
Resultado: O reservatório comporta 2.500 L, isto é, 2.500.000 cm³.
Leitura crítica: Usar o fator do comprimento (10) no lugar de 10³ daria 25 L, 100 vezes menos que o correto. O cálculo supõe o volume interno exato; a capacidade útil de um reservatório real depende do projeto (fora do modelo).
Referências
- BRASIL. Ministério da Educação. Base Nacional Comum Curricular. Brasília: MEC, 2018.
- BUREAU INTERNATIONAL DES POIDS ET MESURES. The International System of Units (SI). 9. ed. Sèvres: BIPM, 2019.
- INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION. IEC 80000-13: quantities and units — part 13: information science and technology. Geneva: IEC, 2008.