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Cours: Métrologie

Système d’unités SI

Il existe des unités pour toutes les grandeurs physiques que nous pouvons mesurer. Si l’on veut déterminer la masse m d’un corps avec une balance, on compare cette masse à l’unité kilogramme (kg). Nos ancêtres se sont déjà occupés de définir les unités. Avec la révision du SI (décidée en 2018, en vigueur depuis 2019), la définition des unités a toutefois été fondamentalement remaniée : toutes les unités reposent depuis sur des constantes physiques fixées. Les valeurs des unités n’ont pas changé pour autant.

Le Système international d’unités (SI) est une convention utilisée dans le monde entier. Dans les pays anglo-saxons, on utilise certes au quotidien d’autres unités comme le pied et le pouce, mais le SI y est aussi très répandu dans un contexte professionnel. Le SI comporte 7 unités de base, dont toutes les autres sont dérivées. Ces unités de base sont :

GrandeurSymboleUnitéSymbole de l’unité
Longueur\(l\)mètrem
Masse\(m\)kilogrammekg
Temps\(t\)secondes
Intensité du courant\(I\)ampèreA
Température thermodynamique\(T\)kelvinK
Quantité de matière\(n\)molemol
Intensité lumineuse\(I_v\)candelacd

Il suffit de pouvoir déterminer ces 7 unités avec une grande précision. En les combinant, on peut définir toutes les autres unités.

Pour déterminer par exemple l’unité dérivée de la vitesse v, nous utilisons la formule de la vitesse en fonction de la distance et du temps, v = s/t. L’unité de la distance s est le mètre m, et l’unité du temps la seconde s. Pour déterminer l’unité de la vitesse, on peut utiliser la même formule que pour calculer sa valeur. Nous posons [v] = [s] / [t] = m / s. La notation [v] désigne l’unité de la vitesse v.
La vitesse s’exprime directement par la combinaison des deux unités SI mètre et seconde. Elle n’a pas de nom propre. L’unité de la force F, en revanche, porte un nom : le « newton ». On peut déterminer le newton comme combinaison d’unités SI, par exemple avec la formule de la force en fonction de la masse et de l’accélération :

\[ [F] = [m] \cdot [a] = \mathrm{kg} \cdot \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}^2} \]

Nous comparons donc une force mesurée à une combinaison des unités mètre, kilogramme et seconde.

Sources :

Unités de base, Wikipédia

Grandeurs de base, Wikipédia

Nouveau Système international d’unités (PTB, en allemand)

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