Unité de mesure
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En physique et en métrologie, les unités sont des étalons pour la mesure de grandeurs physiques qui ont besoin de définitions précises pour être utiles. Les systèmes d'unités, définis en cherchant le plus large accord dans le domaine considéré, sont rendus nécessaires par la méthode scientifique dont un des fondements est la reproductibilité des expériences (donc des mesures), ainsi que par le développement des échanges d'informations commerciales ou industrielles.
Par convention, les noms d'unités sont des noms communs qui s'écrivent en minuscules (« kelvin » et non « Kelvin », « ampère » et non « Ampère », même s'ils dérivent de noms de savants, et prennent la marque du pluriel (un volt, deux volts). Par contre, le symbole commence par une majuscule si le nom dérive de celui d'une personne (V pour volt / Alessandro Volta, A pour ampère / André-Marie Ampère, Pa pour pascal / Blaise Pascal), sinon par une minuscule (m pour mètre, kg pour kilogramme). Pour les unités SI, seul le degré Celsius, de symbole °C, contient une lettre majuscule. Cependant, la majuscule L, pour litre, fut adoptée par la Conférence générale des poids et mesures, comme alternative en raison du risque de confusion entre le l minuscule et le chiffre 1[1].
Différents systèmes d'unités sont basés sur des choix différents du jeu d'unités fondamentales, mais de nos jours, le système d'unités le plus utilisé est le Système international d'unités (SI), dans lequel il y a sept unités de base du SI. Toutes les autres unités rattachés au SI peuvent être dérivées de ces unités de base.
Systèmes d'unités différents du système international d'unités [modifier]
D'autres systèmes d'unités ont été utilisés à des fins variées, par exemple :
- le système d'unités CGS ;
- le système MTS (mètre-tonne-seconde) ;
- le système MKSA (mètre, kilo, seconde, ampère) l’ancêtre du système international actuel ;
- le système d'unités de Planck et les unités naturelles ;
- les systèmes d'unités de mesure anglo-saxonnes ;
- le système d'unités géométriques.
Unités de base du SI et unités dérivées [modifier]
| Grandeur | Symbole de la dimension | Nom de l'unité | Symbole de l'unité | Description |
|---|---|---|---|---|
| longueur | L | mètre | m | Le mètre est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1/299 792 458 seconde (17e CGPM (1983), Résolution 1, CR 97). Historiquement, la première définition officielle et pratique du mètre (1791) était basée sur la circonférence de la terre, et valait 1/40 000 000 d'un méridien. Auparavant, le mètre fut proposé en tant qu'unité universelle de mesure comme la longueur d'un pendule qui oscille avec une demi-période d'une seconde (John Wilkins (1668) puis Tito Livio Burattini (1675). |
| masse | M | kilogramme | kg | Le kilogramme (nom originel, le grave) est l'unité de masse. Il est égal à la masse du prototype international du kilogramme. Ce dernier, en platine-iridium (90 % - 10 %), est gardé au Bureau international des poids et mesures à Sèvres, en France (1re CGPM (1889), CR 34-38). Historiquement, c'est la masse d'un décimètre cube d'eau, soit un litre, à 4 °C. |
| durée | T | seconde | s | La seconde est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133 à une température de 0 K (13e CGPM (1967-1968), Résolution 1, CR 103). |
| courant électrique | I | ampère | A | L'ampère est l'intensité d'un courant constant qui, maintenu dans deux conducteurs parallèles, rectilignes, de longueur infinie, de section circulaire négligeable et placés à une distance d'un mètre l'un de l'autre dans le vide produirait entre ces conducteurs une force égale à 2.10-7 newton par mètre de longueur (9e CGPM (1948), Résolution 7, CR 70). |
| température thermodynamique | Θ | kelvin | K | Le kelvin, unité de température thermodynamique, est la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau (13e CGPM (1967), Résolution 4, CR 104) Cette définition fait du kelvin une mesure de température égale en variation à celle du degré Celsius, mais basée sur le zéro absolu. |
| quantité de matière | N | mole | mol | La mole est la quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 0,012 kilogramme de carbone 12 (14e CGPM (1971), Résolution 3, CR 78). Ce nombre est appelé nombre d'Avogadro. Lorsque l'on emploie la mole, les entités élémentaires doivent être spécifiées et peuvent être des atomes, des molécules, des ions, des électrons, d'autres particules ou des groupements spécifiés de telles particules. |
| intensité lumineuse | J | candela | cd | La candela est l'intensité lumineuse, dans une direction donnée, d'une source qui émet un rayonnement monochromatique de fréquence 540.1012 hertz et dont l'intensité énergétique dans cette direction est de 1/683 watt par stéradian (16e CGPM (1979) Résolution 3, CR 100). |
Autres unités [modifier]
Le morgan et le centimorgan sont des unités de calcul de fréquence de recombinaison en génétique.
Le becquerel (symbole : Bq) est l'unité mesurant la radioactivité dans le Système international, et correspond à une désintégration par seconde. Elle est homogène à la seconde à la puissance moins un.
La verste (versta, верста en russe) est une ancienne unité de mesure russe, équivalent à 500 sajènes (саженьe), soit 3 500 pieds anglais ou 1,0668 kilomètres.
Le quintal est une unité de masse qui n'est pratiquement plus usitée (à l'oral dans le Nord de la France), un quintal équivaut à 100 kilogrammes.
Unités sans dimension [modifier]
Elles sont obtenues en faisant le rapport de deux grandeurs de même dimension :
- radian et stéradian, respectivement unité d'angle plan et unité d'angle solide ;
- bel, unité d'amplification et de niveau sonore dont on utilise surtout le sous-multiple décibel.
Unités homogènes en mécanique [modifier]
Les unités de chaque grandeur physique doivent être homogènes. Le premier tableau donne un rappel de conversion de grandeur physique (mécanique) composite en fonction de l’expression de la longueur (L), du temps (T) et de la masse (M). Le second tableau donne la correspondance avec le Système international d'unités (SI) [Comment lire le tableau?][pertinence contestée].
| longueur | temps | masse | force | pression | vitesse | masse volumique | énergie |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| L | T | M | M·L/T2 | M/(T2.L) | L/T | M/L3 | M·L2/T2 |
| m | s | kg | kg·m/s2 | N/m2 [kg/(m·s2)] | m/s | kg/m3 | kg·m2/s2 |
| m | s | 10+3 g | N | Pa | m/s | 10+3 g/m3 | J |
| mètre | seconde | 10+3 grammes | newton | pascal | mètre par seconde | 10+3 grammes par mètre cube | joule |
| longueur | temps | masse | force | pression | vitesse | masse volumique | énergie |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| m | s | g | 10-3 N | 10-3 Pa | m/s | g/m3 | 10-3 J |
| m | s | 10+3 g | N | Pa | m/s | 10+3 g/m3 | J |
| m | s | 10+6 g | 10+3 N | 10+3 Pa | m/s | 10+6 g/m3 | 10+3 J |
| m | 10-3 s | g | 10+3 N | 10+3 Pa | 10+3 m/s | g/m3 | 10+3 J |
| m | 10-3 s | 10+3 g | 10+6 N | 10+6 Pa | 10+3 m/s | 10+3 g/m3 | 10+6 J |
| m | 10-3 s | 10+6 g | 10+9 N | 10+9 Pa | 10+3 m/s | 10+6 g/m3 | 10+9 J |
| 10-3 m | s | g | 10-6 N | Pa | 10-3 m/s | 10+9 g/m3 | 10-9 J |
| mm | s | g | μN | Pa | mm/s | g/mm3 | nJ |
| 10-3 m | s | 10+3 g | 10-3 N | 10+3 Pa | 10-3 m/s | 10+12 g/m3 | 10-6 J |
| mm | s | kg | mN | kPa | mm/s | kg/mm3 | μJ |
| 10-3 m | s | 10+6 g | N | 10+6 Pa | 10-3 m/s | 10+15 g/m3 | 10-3 J |
| mm | s | t[Quoi ?] | N | MPa | mm/s | t/mm3 | mJ |
| 10-3 m | 10-3 s | g | N | 10+6 Pa | 10-3 m/s | 10+9 g/m3 | 10-3 J |
| mm | ms | g | N | MPa | mm/s | g/mm3 | mJ |
| 10-3 m | 10-3 s | 10+3 g | 10+3 N | 10+9 Pa | 10-3 m/s | 10+12 g/m3 | J |
| 10-3 m | 10-3 s | 10+6 g | 10+6 N | 10+12 Pa | 10-3 m/s | 10+15 g/m3 | 10+3 J |
Systèmes d'unités [modifier]
Les différents systèmes d'unités utilisés sont :
- système CGS ;
- système SI (historiquement système MKS) ;
- système d'unités impérial.
- système de Planck
Conversion d'unités [modifier]
Préfixes du système SI [modifier]
Calculs au moyen d'unités [modifier]
Exprimer une valeur physique dans une autre unité [modifier]
Unités non standard [modifier]
Notes et références [modifier]
- Résolution 6 de la 16e Conférence générale des poids et mesures (CGPM), 1979)
Voir aussi [modifier]
Articles connexes [modifier]
Liens externes [modifier]
- Tout sur les unités de mesures
- (en) Latest (2010) values of the constants, sur le site physics.nist.gov
- "Conventions arithmétiques pour la conversion entre les mesures romaines (i.e. ottomanes) et égyptiennes" (Manuscrit de 1642)
