Fiche méthode 15    Les unités de mesure

Constat
Les unités de base du SI
Unités dérivées sans dimension
Unités dérivées
Petite feinte
Petit travail

Constat

95 % des résultats demandés en physique et chimie ont une unité, et il en existe plein ! Heuresement, ce n’est pas aussi compliqué qu’il y paraît. Il existe plusieurs systèmes d’unité mais celui qui prédomine est le SI (système international).

Les unités de base du SI

Elles sont au nombre de sept :

le mètre (m) : unité de longueur, « le mètre est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1/299 792 458 seconde » ;

le kilogramme (kg) : unité de masse, « le kilogramme est la masse du prototype international du kilogramme conservé au Bureau International des Poids et Mesures à Sèvres » ;

la seconde (s) : unité de temps, « 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 la température de 0 kelvin » ;

l’ampère (A) : unité d’intensité du courant électrique, « l’ampère est l’intensité d’un courant électrique 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 égale à 2·10-7 newton par mètre de longueur » ;

le kelvin (K) : unité de température absolue, « le kelvin est le 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l’eau » ;

la mole (mol) : unité de quantité de matière, « 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 » ;

la candela (cd) : unité d’intensité lumineuse, « la candela est l’intensité lumineuse, dans une direction donnée, d’une source qui émet un rayonnement monochromatique de fréquence 540·1012 hertz (555 nanomètres) et dont l’intensité énergétique dans cette direction est de 1/683 watt par stéradian ».

Unités dérivées sans dimension

Elles sont au nombre de deux :

le radian (rad) : unité d’angle plan, « un radian est l’angle plan qui, ayant son sommet au centre d’un cercle, découpe sur ce cercle, un arc d’une longueur égale au rayon du cercle » ;

le stéradian (sr) : unité d’angle solide, « le stéradian est l’angle solide qui, ayant son sommet au centre d’une sphère, découpe sur cette sphère, une surface d’une aire égale au carré du rayon de la sphère ».

Unités dérivées

hertz : 1 Hz = 1 s-1

newton : 1 N = 1 kg·m·s-2

pascal : 1 Pa = 1 kg·m-1·s-2

joule : 1 J = 1 kg·m2·s-2

watt : 1 W = 1 kg·m2·s-3

coulomb : 1 C = 1 A·s

volt : 1 V = 1 kg·m2·s-3·A-1

farad : 1 F = 1 kg-1·m-2·s4·A2

ohm : 1 W = 1 kg·m2·s-3·A-2

siemens : 1 S = 1 kg-1·m-2·s3·A2

weber : 1 Wb = 1 kg·m2·s-2·A-1

tesla : 1 T = 1 kg·s-2·A-1

henry : 1 H = 1 kg·m2·s-2·A-2

degré Celsius : 1 °C = 1 K

lumen : 1 lm = 1 cd·sr

lux : 1 lx = 1 cd·sr·m-2

dioptrie : 1 d = 1 m-1

becquerel : 1 Bq = 1 s-1

gray : 1 Gy = 1 m2·s-2

sievert : 1 Sv = 1 m2·s-2

Petite feinte

Quand une grandeur ou une constante possède une unité un brin compliquée, on peut simplifier en marquant juste SI. Par exemple, la constante universelle de gravitation G = 6,67·10-11 m3·kg-1·s-2, on peut simplifier en écrivant G = 6,67·10-11 SI. Pour certains frottements fluides, f = l·vn avec l = 2,34 kg·m1-n·sn-2 = 2,34 SI.

Petit travail

A vous de trouver les formules qui permettent de prouver tout ceci. Je vous fais cadeau du newton : Û 1 N = 1 kg × 1 m·s-2 = …