Unité de mesure - Définition et Explications

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Introduction

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'unité, définis en cherchant le plus large accord dans le domaine considéré, sont rendus nécessaires par la méthode scientifique (On appelle méthode scientifique l'ensemble des canons guidant ou devant guider le processus de...) dont un des fondements est la reproductibilité (La reproductibilité d'une expérience scientifique est une des conditions qui permet d'inclure les...) des expériences (et donc des mesures), ainsi que par le développement des échanges d'informations commerciales ou industrielles.

Par convention, les noms d'unité sont des noms communs ; ils s'écrivent en minuscule (« kelvin » et non « Kelvin », « ampère » et non « Ampère » malgré MM. Kelvin (Le kelvin (symbole K, du nom de Lord Kelvin) est l'unité SI de température thermodynamique. Par...) et Ampère) et prennent la marque du pluriel (un volt, deux volts). Par contre, l'abréviation utilise une majuscule si le nom dérive de celui d'une personne (V pour volt / Volta, A pour ampère (Ampère peut désigner :) / Ampère), sinon une minuscule (m pour mètre). Cependant, la majuscule L, pour litre (Le litre (du grec λίτρα lítra, ancienne mesure de capacité...), est tolérée par les conventions internationales, en raison du risque de confusion entre le l minuscule et le chiffre (Un chiffre est un symbole utilisé pour représenter les nombres.) 1 (Résolution 6 de la 16e Conférence générale des poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la...) et mesures (CGPM), 1979).

Différents systèmes d'unités sont basés sur des choix différents du jeu d'unités fondamentales. De nos jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...), le système d'unités le plus utilisé est le Système international d'unités (SI). Il y a sept unités de base du SI. Toutes les autres unités du SI peuvent être dérivées de ces unités de base.

D'autres systèmes d'unités ont été utilisés à des fins variées, par exemples :

  • le système d'unités CGS ;
  • le système mètre-tonne-seconde ;
  • le système d'unités de Planck (En physique, les unités de Planck sont un système d'unités de mesure, en...) et les unités naturelles ;
  • les système d'unités de mesure anglo-saxonnes ;
  • le système d'unités géométriques.

Unités de base du SI et unités dérivées

Grandeur Symbole Nom de l'unité Symbole de l'unité Description
longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) l mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du...) m Le mètre est la longueur du trajet parcouru dans le vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) par la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) pendant une durée de 1/299 792 458 seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) (17e CGPM (1983), Résolution 1, CR 97).
Historiquement, la première définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la...) officielle et pratique du mètre (1791) était basée sur la circonférence de la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...), et valait 1/20 000 000 d'un méridien (En géographie, un méridien est un demi grand cercle imaginaire tracé sur le globe...). Auparavant, le mètre en tant que proposition d'unité décimale de mesure universelle était défini comme étant égal à 38 pouces de Prussie (John Wilkins, 1668), puis comme la longueur d'un pendule (Le mot pendule (nom masculin) nous vient d'Huygens et du latin pendere. Il s'agit donc à l'origine...) qui oscille avec une demi-période d'une seconde (Tito Livio Burattini, 1675).
masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) m kilogramme (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse dans le Système international...) 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 (Un décimètre (symbole dm) vaut 10-1 = 0,1 mètre.) cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées....) d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...), soit un litre, à 4 °C.
durée t seconde s La seconde est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se...) correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental (En physique quantique, les états fondamentaux d'un système sont les états quantiques de plus...) de l'atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) de césium (Le césium est un élément chimique de symbole Cs et de numéro atomique 55.) 133 à une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) de 0 kelvin (13e CGPM (1967-1968), Résolution 1, CR 103).
courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge...) 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 de un mètre l'un de l'autre dans le vide produirait entre ces conducteurs une force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) égale à 2.10-7 newton par mètre de longueur (9e CGPM (1948), Résolution 7, CR 70).
température T kelvin K Le kelvin, unité de température thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur...), est la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point (Graphie) 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 (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines...) Celsius, mais basée sur le Zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr,...) absolu.
quantité de matière (La quantité de matière est une grandeur de comptage d'entités chimiques ou physiques...) n mole mol La mole est la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 0,012 kilogramme de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) 12 (14e CGPM (1971), Résolution 3, CR 78).
Ce nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « 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 IV candela (La candela est l'unité de mesure du système international de l'intensité lumineuse,...) cd La candela est l'intensité lumineuse, dans une direction donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire,...), d'une source qui émet un rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) monochromatique (On qualifie de monochromatique (du grec mono-, un seul et chromos, couleur) une lumière dont la...) de fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...) 540.1012 hertz (Le hertz (symbole : Hz) est l’unité dérivée de fréquence du...) et dont l'intensité énergétique (L’intensité énergétique est une mesure de l'efficacité énergétique d'une économie....) dans cette direction est de 1/683 watt (Le watt (symbole W) est une unité dérivée du système international pour la...) par stéradian (16e CGPM (1979) Résolution 3, CR 100).
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