Nous expliquons ce qu’est le Système international d’unités, comment il a été créé et à quoi il sert. En outre, ses unités de base et dérivées.
Qu’est-ce que le Système international d’unités ?
Il est connu sous le nom de Système international d’unités (en abrégé SI) pour le système d’unités de mesure utilisé dans pratiquement le monde entier . Il entre dans la construction des instruments de mesure les plus nombreux pour les consommations spécialisées et quotidiennes.
Un système d’unités est un modèle scientifique qui permet de relier les choses sur la base d’un ensemble d’unités imaginaires. C’est-à-dire qu’il s’agit d’un système pour pouvoir enregistrer la réalité : peser, mesurer , le temps, etc., basé sur un ensemble d’unités qui sont toujours égales à elles-mêmes et qui peuvent être appliquées partout dans le monde avec une valeur égale. .
Le Système international d’unités est le plus largement accepté de tous les systèmes de mesure (mais pas le seul puisque certains pays utilisent encore le système anglo-saxon) et le seul qui tend aujourd’hui vers une certaine universalisation.
De temps en temps, le SI est révisé et affiné, pour s’assurer qu’il s’agit du meilleur système d’unités disponible, ou pour l’adapter aux découvertes scientifiques récentes. En fait, en 2018, Versailles, en France, a voté la redéfinition de quatre de ses unités de base pour les ajuster à des paramètres fondamentaux constants dans la nature .
Voir aussi : Mesures de poids
Histoire du Système international d’unités
L’IS a été créée en 1960, lors de la 11e Conférence générale des poids et mesures , fondée en 1875 pour prendre des décisions concernant ce qui était alors le système métrique français. C’est l’organisme actuellement en charge de la révision du Système international de mesures et son siège est le Bureau international des poids et mesures, à Paris.
Lors de sa création, le SI n’envisageait que six unités de base, auxquelles d’autres se sont ajoutées par la suite , comme la taupe en 1971. Ses termes ont été harmonisés entre 2006 et 2009 avec la collaboration des organisations ISO (Organisation internationale de normalisation) et CEI ( Commission électrotechnique internationale), à l’origine de la norme ISO/CEI 80000.
A quoi sert le OUI ?
Le SI, en termes très simples, est le système qui nous permet de mesurer. Ou mieux, celle qui nous assure que nos mesures, faites ici ou dans n’importe quelle autre région du monde, sont toujours équivalentes et signifient la même chose.
C’est-à-dire : comment savoir qu’un mètre de distance est, en fait, un mètre ? Comment savoir qu’un mètre ici est exactement égal à un mètre en Chine, au Groenland ou en Afrique du Sud ? Eh bien, c’est exactement ce que fait ce système.
Pour cette raison, elle établit les balises nécessaires pour qu’un kilogramme soit, pour le moins, toujours un kilogramme, peu importe le lieu ou même le type d’instrument utilisé pour le mesurer.
Unités de base SI
Le SI comprend un ensemble de sept unités de base, chacune liée à l’une des grandeurs physiques principales, et qui sont :
- Mètre (m). L’unité de base de longueur , définie scientifiquement comme le chemin parcouru par la lumière dans le vide dans un intervalle de temps de 1/299 792 458 secondes.
- Kilogramme (kg). L’unité de masse de base , définie scientifiquement à partir d’un kilogramme prototype composé d’un alliage 90% platine et 10% iridium, de forme cylindrique, de 39 millimètres de haut, 39 millimètres de diamètre et d’une masse volumique approximative de 21 500 kg/m 3 . Cependant, dans des versions plus récentes, il est proposé de redéfinir le kilogramme à partir d’une valeur liée à la constante de Planck (h).
- Deuxième (s). L’unité de base du temps , définie scientifiquement comme la durée de 9 192 631 770 périodes de rayonnement correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l’état fondamental d’un atome de césium-133
- Ampère (A). L’unité de base du courant électrique , qui rend hommage au physicien français André-Marie Ampère (1775-1836), et définie scientifiquement comme l’intensité d’un courant constant qui, maintenu dans deux conducteurs rectilignes parallèles de longueur infinie, de section circulaire négligeable et situés à un mètre l’un de l’autre dans le vide, produisent entre eux une force égale à 2 x 10 -7 Newton par mètre de longueur. Il a récemment été proposé de faire varier sa définition en prenant en compte une certaine valeur de la charge électrique fondamentale ( e ).
- Kelvin (K). L’unité de base de température et de thermodynamique , qui rend hommage à son créateur, le physicien britannique William Thomson (1824-1907), également connu sous le nom de Lord Kelvin. Elle est définie comme la fraction 1/273,16 de la température que possède l’eau en son point triple (c’est-à-dire dans lequel ses trois états coexistent harmonieusement : solide, liquide et gazeux). Il a récemment été proposé de redéfinir le Kelvin en prenant en compte une valeur de la constante de Boltzmann ( k ).
- Mol (mol). L’unité de base pour mesurer la quantité d’une substance dans un mélange ou une solution, définie scientifiquement comme la quantité de substance d’un système qui contient autant d’unités élémentaires qu’il y a d’atomes dans 0,012 kg de carbone 12. Ainsi, lorsque cette unité est utilisée, il faut préciser si on parle d’atomes, de molécules , d’ ions , d’électrons , etc. Il a récemment été proposé de redéfinir cette unité en utilisant une certaine valeur de la constante d’Avogadro ( N A ).
- Candéla (cd). C’est l’unité de base d’intensité lumineuse, scientifiquement définie comme celle que possède, dans une direction donnée, une source qui émet un rayonnement monochromatique de fréquence 540 x 10 12 hertz , et dont l’intensité énergétique dans ladite direction est de 1/683 watts par stéradian.
Unités dérivées SI
Comme son nom l’indique, les unités dérivées du SI sont dérivées des unités de base, par des combinaisons et des relations entre elles, afin d’exprimer mathématiquement des grandeurs physiques.
Il ne faut pas confondre ces unités avec les multiples et sous-multiples des unités de base, comme le kilomètre ou le nanomètre (respectivement multiple et sous-multiple du mètre).
Les unités dérivées sont nombreuses, mais nous pouvons citer les principales ci-dessous :
- Mètre cube (m 3 ). Unité dérivée construite pour mesurer le volume d’une substance.
- Kilogramme par mètre cube (kg/m 3 ). Unité dérivée construite pour mesurer la densité d’un corps.
- Newtons (N). Rendant hommage au père de la physique moderne , le Britannique Isaac Newton (1643-1727), c’est l’unité dérivée construite pour mesurer la force , et exprimée en kilogrammes par mètre par seconde au carré (kg.m/s 2 ), à partir de la propre unité de Newton. équation pour calculer la force.
- Joule/Joule (J). Il tire son nom du physicien anglais James Prescott Joule (1818-1889) et est l’unité dérivée du SI utilisée pour mesurer l’énergie , le travail ou la chaleur . Il peut être défini comme la quantité de travail nécessaire pour déplacer une charge d’un coulomb à travers une tension d’un volt (volt par coulomb, VC), ou comme la quantité de travail nécessaire pour produire un watt de puissance pendant une seconde ( watt par seconde, Ws).
De nombreuses autres unités dérivées existent, la plupart avec des noms spéciaux honorant leurs créateurs ou d’importants spécialistes du phénomène que l’unité sert à décrire.
Avantages et limites du SI
Traditionnellement, les points faibles du SI étaient ses unités de masse (kg) et de force (N) , qui étaient construites arbitrairement. Mais par rapport aux mises à jour et réglages modernes comme ceux que nous avons détaillés ci-dessus, cela ne présente plus un inconvénient majeur.
Au contraire, la plus grande vertu du SI est que ses unités de base sont définies sur la base de phénomènes naturels constants , qui peuvent être reproduits si nécessaire. De cette façon, on pourrait arriver à calibrer n’importe quel type d’instrument, à partir de l’unité fondamentale scientifiquement reproductible.
En conclusion, il s’agit d’un système cohérent, régulé au niveau international et constamment recalibré pour garantir son efficacité.