Grandeur physique

On appelle grandeur physique toute propriété de la science de la nature qui peut être quantifiée par la mesure ou le calcul, et dont les différentes valeurs possibles s'expriment à l'aide d'un nombre réel ou d'un nombre complexe, souvent accompagné d'une unité de mesure.

La présence d'une unité de mesure n'est pas nécessaire. Ainsi par exemple, la masse et la longueur sont des grandeurs qui s'expriment respectivement en kilogrammes et en mètres (ou en multiples ou sous-multiples de ces unités de base), alors que l'indice de réfraction d'un milieu conducteur de la lumière s'exprime à l'aide d'un nombre. On parle de grandeur sans dimension.

Grandeurs de base

La possibilité d'arrêter des grandeurs à partir d'autres implique l'existence d'un point de départ, autrement dit de grandeurs de base. Ces grandeurs, ou plutôt leurs unités, sont souvent enveloppées en systèmes d'unités en fonction de l'utilité de leurs relations et de leurs combinaisons. Le système actuellement le plus répandu est le système international qui repose sur sept unités de base.

Les grandeurs de base sont également étroitement liées à des domaines particuliers de la physique. Une tentative de classement en fonction de ces domaines est proposée ci-dessous. Les grandeurs mentionnées sont celles du système international. Pour chaque grandeur est donnée sa dimension au sens de l'analyse dimensionnelle, ainsi que l'unité correspondante du SI. La liste n'est pas exhaustive. L'incorporation de la grandeur angle dans les analyses dimensionnelles n'est pas générale. Les deux approches, avec ou sans incorporation, sont indiquées.

Espace-temps et cinématique

Grandeurs de base

• longueur (L, mètre)
• temps (t, seconde)
• masse (m, kilogramme)
• température (Θ, Kelvin)

Grandeurs dérivées

• superficie (L², mètre carré)
• volume (L³, mètre cube)
• angle (sans dimension ou de dimension 1, radian)
• angle solide (sans dimension ou de dimension 1, stéradian)
• fréquence (T^-1, hertz),
• vitesse (LT^-1, mètre par seconde)
• accélération (LT^-2, mètre par seconde carrée)
• vitesse angulaire (T^-1, radian par seconde)

Mécanique

Grandeur de base

• longueur (L, mètre)
• temps (t, seconde)
• masse (m, kilogramme)
• température (Θ, Kelvin)

Grandeurs dérivées

• pression (ML^-1T^-2, pascal)
• masse volumique (ML^-3, kilogramme par mètre cube)
• énergie (ML²T^-2, joule)
• quantité de mouvement (MLT^-1, kilogramme mètre par seconde)
• moment angulaire (ML²T^-1, kilogramme mètre par seconde par radian)
• puissance (ML²T^-3, watt)
• force (MLT^-2, newton)
• couple (mécanique) ML²T^-2, newton mètre par radian)
• action (physique) (ML²T^-1, joule seconde )

Thermodynamique et mécanique statistique

Grandeurs de base

• température (Θ, kelvin)
• quantité de matière (N, mole)

Grandeurs dérivées

• enthalpie (ML²T^-2, joule)
• entropie (ML²T^-2Θ^-1, joule par kelvin)

Electromagnétisme

Grandeur de base

• Courant électrique (I, ampère)

Grandeurs dérivées

• charge électrique (TI, coulomb)
• tension (ML²T^-3I^-1, volt)
• densité de courant (L^-2I, ampère par mètre carré)
• potentiel électrique (ML²T^-3I^-1 , volt)
• champ électrique (MLT^-3I^-1, volt par mètre)
• champ magnétique (L^-1I, (H) sans unité)
• induction magnétique (MT^-2I^-1,(B) tesla)
• conductivité électrique (M^-1L^-3T³I², siemens par mètre)
• résistance et impédance (ML²T^-3I^-2, ohm)
• inductance (ML²T^-2I^-2, henry)
• admittance (M^-1L^-2T³I², siemens)
• capacité (M^-1L^-2T⁴I², farad)
• constante magnétique (M L T^-2I^-2, tesla mètre par ampère)
• permittivité (M^-1L^-3T⁴I², farad par mètre)
• mobilité d'un ion (M^-1T²I, seconde ampère par kilogramme)

Optique

Grandeur de base

• intensité lumineuse (I_v, candela)

Grandeur dérivée

• éclairement lumineux (L^-2 I_v, lux)

Références

Liens externes

• (fr) BIPM – Bureau International des Poids et Mesures
  • Brochure sur le SI (8^e édition)
  • [PDF] Le Système international d'unité, Bureau international des poids et mesures, 8^e édition, 2006.