Système international de mesure (SI)

Système international de mesure (SI)

Le système métrique a été développé au moment de la Révolution française, avec des normes établies pour le mètre et le kilogramme le 22 juin 1799.

Le système métrique était un élégant système décimal, où des unités de même type étaient définies par la puissance de dix. Le degré de séparation était relativement simple, car les différentes unités étaient nommées avec des préfaces indiquant l'ordre de grandeur de la séparation. Ainsi, 1 kilogramme équivaut à 1 000 grammes, car kilo- représente 1 000.

Contrairement au système anglais, où 1 mile est 5 280 pieds et 1 gallon est 16 tasses (ou 1 229 drams ou 102,48 jiggers), le système métrique avait un attrait évident pour les scientifiques. En 1832, le physicien Karl Friedrich Gauss a fortement promu le système métrique et l'a utilisé dans son travail définitif en électromagnétique.

Formalisation de la mesure

La British Association for the Advancement of Science (BAAS) a commencé dans les années 1860 à codifier la nécessité d'un système de mesure cohérent au sein de la communauté scientifique. En 1874, le BAAS a introduit le système de mesures cgs (centimètre-gramme-seconde). Le système cgs utilise le centimètre, le gramme et la seconde comme unités de base, avec d'autres valeurs dérivées de ces trois unités de base. La mesure cgs pour le champ magnétique était la gauss, en raison des travaux antérieurs de Gauss sur le sujet.

En 1875, une convention de compteurs uniformes a été introduite. Pendant cette période, il y avait une tendance générale à s'assurer que les unités étaient pratiques pour leur utilisation dans les disciplines scientifiques pertinentes. Le système cgs avait quelques défauts d'échelle, en particulier dans le domaine de l'électromagnétisme, de sorte que de nouvelles unités telles que l'ampère (pour le courant électrique), l'ohm (pour la résistance électrique) et le volt (pour la force électromotrice) ont été introduites dans les années 1880.

En 1889, le système est passé, sous la Convention générale des poids et mesures (ou CGPM, l'abréviation du nom français), pour avoir de nouvelles unités de base de mètre, kilogramme et seconde. Il a été suggéré à partir de 1901 que l'introduction de nouvelles unités de base, comme pour la charge électrique, pourrait compléter le système. En 1954, l'ampère, le Kelvin (pour la température) et la candela (pour l'intensité lumineuse) ont été ajoutés comme unités de base.

La CGPM l'a renommé Système International de Mesure (ou SI, du français Systeme International) en 1960. Depuis lors, la taupe a été ajoutée comme quantité de base pour la substance en 1974, portant ainsi le total des unités de base à sept et complétant le système d'unités SI moderne.

Unités de base SI

Le système d'unités SI se compose de sept unités de base, avec un certain nombre d'autres unités dérivées de ces fondations. Voici les unités SI de base, ainsi que leurs précis définitions, montrant pourquoi il a fallu si longtemps pour en définir certaines.

  • mètre (m) - L'unité de base de longueur; déterminé par la longueur du trajet parcouru par la lumière dans le vide pendant un intervalle de temps de 1/299 792 458 de seconde.
  • kilogramme (kg) - L'unité de masse de base; égale à la masse du prototype international du kilogramme (commandé par la CGPM en 1889).
  • seconde (s) - L'unité de base du temps; durée de 9 192 631 770 périodes de rayonnement correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfin de l'état fondamental dans les 133 atomes de césium.
  • ampère (A) - L'unité de base du courant électrique; un courant constant qui, s'il était maintenu dans deux conducteurs parallèles droits de longueur infinie, de section de circuit négligeable, et placé à 1 mètre l'un de l'autre dans le vide, produirait entre ces conducteurs une force égale à 2 x 10-7 newtons par mètre de longueur.
  • Kelvin (degrés K) - L'unité de base de la température thermodynamique; la fraction 1 / 273.16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau (le point triple est le point dans un diagramme de phases où trois phases coexistent en équilibre).
  • mole (mol) - L'unité de base de la substance; la quantité de substance d'un système qui contient autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 0,012 kilogramme de carbone 12. Lorsque la taupe est utilisée, les entités élémentaires doivent être spécifiées et peuvent être des atomes, des molécules, des ions, des électrons, d'autres particules, ou des groupes spécifiés de telles particules.
  • candela (cd) - L'unité de base de l'intensité lumineuse; l'intensité lumineuse, dans une direction donnée, d'une source qui émet un rayonnement monochromatique de fréquence 540 x 1012 hertz et qui a une intensité rayonnante dans cette direction de 1/683 watt par stéradian.

Unités dérivées SI

De ces unités de base, de nombreuses autres unités sont dérivées. Par exemple, l'unité SI pour la vitesse est m / s (mètre par seconde), en utilisant l'unité de base de longueur et l'unité de base de temps pour déterminer la longueur parcourue sur une période de temps donnée.

La liste de toutes les unités dérivées ici ne serait pas réaliste, mais en général, lorsqu'un terme est défini, les unités SI pertinentes seront introduites avec elles. Si vous recherchez une unité qui n'est pas définie, consultez la page Unités SI du National Institute of Standards & Technology.

Sous la direction d'Anne Marie Helmenstine, Ph.D.