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Unité de mesure

Dans la pratique, de nombreux systèmes d'unités de mesure sont encore utilisés aujourd'hui, comme le système CGS, utilisé principalement dans les publications à caractère plus strictement scientifique, le système technique, ou MKS, le système anglo-saxon, etc. Les tableaux ci-dessous présentent les grandeurs fondamentales, auxiliaires et dérivées du Système international de mesure (SI) et les facteurs de conversion des unités de mesure les plus utilisées.

Système international d'unités (SI)

Unités fondamentales
Grandezza Unità Simbolo
lunghezza metro m
massa kilogrammo kg
intervallo di tempo secondo kg
corrente elettrica ampere A
temperatura grado kelvin K
luminosità candela cd
quantità di materiale mole mol
Unités auxiliaires
Grandezza Unità Simbolo
angolo piano radiante rad
angolo solido steradiante sr

Note:

gradi centigradi [°C] = gradi Kelvin [K] – 273,15
gradi Fahrenheit [°F] = (9/5 * °C) + 32

Unités dérivées du SI couramment utilisées
Grandezza Unità Simbolo Formula
frequenza (di un fenomeno periodico) hertz Hz 1/s
forza newton N (kg×m)/s2
pressione pascal Pa N/m2
energia, lavoro, quantità di calore joule J Nxm
potenza watt W J/s
quantità di elettricità, carica elettrica coulomb C Axs
potenziale elettrico, forza elettromotrice, differenza di potenziale volt V W/A
capacitanza farad F C/V
resistenza elettrica ohm W V/A
conduttanza siemens S A/V
flusso magnetico weber Wb Vxs
densità del flusso magnetico tesla T Wb/m2
induttanza henry H Wb/A
flusso luminoso lumen Lm cdxsr
illuminanza lux Lx lm/m2
attività (di sostanze radioattive) becquerel Bq 1/s
dose assorbita gray Gy J/kg

Note

1 caloria = 4,184 joule

Préfixes du SI
Fattore moltiplicativo (=notazione scientifica) Prefisso SIMBOLO
1 000 000 000 000 000 000 000 000= 10(24) Yotta Y
1 000 000 000 000 000 000 000= 10(21) Zetta Z
1 000 000 000 000 000 000= 10(18) Exa E
1 000 000 000 000 000= 10(15) Peta P
1 000 000 000 000= 10(12) Tera T
1 000 000 000= 10(9) Giga G
1 000 000= 10(6) Mega M
1 000= 10(3) Kilo K
100= 10(2) Hecto H
10= 10(1) Deka Da
0.1= 10(-1) Deci D
0.01= 10(-2) Centi C
0.001= 10(-3) Milli M
0.000 001= 10(-6) Micro m
0.000 000 001= 10(-9) Nano N
0.000 000 000 001= 10(-12 Pico P
0.000 000 000 000 001= 10(-15) Femto F
0.000 000 000 000 000 001= 10(-18) Atto A
0.000 000 000 000 000 000 001= 10(-21) Zepto Z
0.000 000 000 000 000 000 000 001= 10(-24) Yocto Y

Note

In occasione della 11a Conférence Générale des Poids et Mésures (CGPM) del 1960, venne adottata la prima serie dei prefissi e simboli dei multipli e sottomultipli decimali delle unità del Sistema Internazionale.
I prefissi 10-15 e 10-18 sono stati inseriti nel 1964 dalla 12a CGPM.
I prefissi 1015 e 1018 nel 1975 dalla 15a CGPM.
I prefissi 1021, 1024, 10-21 e 10-24, proposti nel 1990 dal CIPM, sono stati poi approvati nel 1991 dalla 19a CGPM.

Règles d'écriture des unités de mesure du SI

Le SI codifie les règles d'écriture des noms et des symboles des grandeurs physiques. Voici les règles les plus importantes :

les noms des unités de mesure doivent toujours être écrits en minuscules, sans accents ni autres signes graphiques.
Exemple : ampère, et non pas Ampère.

Les noms d'unités n'ont pas de pluriel.
Exemple : 3 ampère, et non pas 3 ampères.

Les symboles des unités de mesure doivent être écrits en lettres minuscules, à l'exception de ceux qui sont dérivés de noms propres.
Exemple : mol pour la mole, K pour le kelvin.

Les symboles ne doivent pas être suivis d'un point (sauf s'ils se trouvent à la fin d'une période).

les symboles doivent toujours suivre les valeurs numériques.
Exemple : 1 kg, et non pas kg 1.

Le produit de deux unités ou plus doit être indiqué par un point à mi-hauteur ou par un petit espace entre les symboles.
Exemple : N·m ou N m.

Le quotient entre deux unités doit être indiqué par une barre oblique ou par des exposants négatifs.
Exemple : J/s ou J×s-1).

Définitions des unités de mesure

Les définitions des unités de mesure des grandeurs fondamentales sont données ci-dessous.
Pour chaque unité de mesure, la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) qui l'a introduite est indiquée.

Temps

La seconde est la durée de 9 192 631 770 périodes du rayonnement émis par l'atome de césium 133 lors de la transition entre les deux niveaux hyperfins (F=4, M=0) et (F=3, M=0) de l'état fondamental 2S(1/2).
(13e GCPM, 1967)
L'étalon principal de la seconde est une horloge au césium. Une horloge au césium peut commettre une erreur relative maximale de 110-12, ce qui équivaut à 1 ms tous les 12 jours.

Longueur

Le mètre est la distance parcourue par la lumière dans le vide dans un intervalle de temps de 1/299 792 458 de seconde.
(17e CGPM, 1983)
La vitesse de propagation des ondes électromagnétiques dans le vide (vitesse de la lumière) est une constante fondamentale de la physique. Avec la définition du mètre introduite en 1983, sa valeur est supposée exacte (c'est-à-dire sans incertitude) et immuable : c = 299 792 458 m/s.
Pour la réalisation pratique de l'étalon de mètre, il est recommandé d'utiliser un rayonnement monochromatique émis par un laser hélium-néon dans la région du rouge visible (longueur d'onde de 633 nm).

MASSE

Le kilogramme est la masse du prototype international conservé au Pavillon de Breteuil (Sèvres, France).
(3e GCPM, 1901)
C'est la seule unité fondamentale du SI basée sur un étalon artificiel. Il s'agit d'un cylindre en platine iridié de 38 mm de diamètre et de hauteur, conservé dans un triple coffre sous vide avec six autres répliques, dans les conditions définies par le 1er CGPM de 1889.
La précision relative de l'étalon est de l'ordre de 10-9.
La possibilité d'introduire un étalon de masse naturel basé sur des propriétés atomiques est à l'étude.

Température

Le kelvin est la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau.
(13e CGPM, 1967)
Le point triple d'une substance est défini comme l'état thermodynamique dans lequel les trois phases – liquide, solide et gazeuse – sont en équilibre. Le point triple de l'eau se situe à 0,01 °C, avec une pression de 610 Pa et (par définition) à une température de 273,16 K.
La précision de la détermination de la température du point triple de l'eau est d'environ 110-6.

Quantité de substance

La mole est la quantité de substance qui contient autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 0,012 kg de carbone 12. Quand on utilise la mole, la nature des entités élémentaires, qui peuvent être des atomes, des molécules, des ions, des électrons, ou d'autres particules ou groupes spécifiés de ces particules, doit être précisée.
(14e CGPM, 1971)
(17e CGPM, 1983)
Le 12C (carbone 12) est l'isotope le plus abondant du carbone : le noyau atomique est constitué de 6 protons et de 6 neutrons.
Quand on utilise la mole, il faut préciser la nature des entités élémentaires auxquelles on se réfère : nombre de moles d'atomes, ou de molécules, ou d'ions, etc.
Le nombre d'entités élémentaires constituant 1 mole est appelé nombre d'Avogadro ; sa valeur approximative est la suivante
NA= 6,022*10(23).

Intensité de courant électrique

L'ampère est le courant qui, s'il est maintenu dans deux conducteurs parallèles indéfiniment longs et de section négligeable, placés à un mètre de distance dans le vide, entraîne entre ces deux conducteurs une force égale à 210-7 newton par mètre de longueur.
(9e CGPM, 1948)
L'ampère est défini par référence à la loi qui donne la force d'interaction F entre deux conducteurs parallèles de longueur s placés à une distance d et parcourus par des courants I1 et I2 respectivement : F = 2 kmI1I2s/d,
en imposant la valeur numérique 10-7 à la constante km (km est généralement exprimée en fonction de la perméabilité magnétique du vide 0 : km = 0/4).
Selon la définition du SI, l'ampère peut être réalisé au moyen d'un électrodynamomètre, c'est-à-dire un instrument qui mesure la force entre deux conducteurs porteurs de courant. En pratique, on préfère utiliser la loi d'Ohm (I=V/R) et réaliser l'unité de courant (I exprimée en ampère) comme le rapport entre les unités de différence de potentiel (V exprimée en volt) et de résistance (R exprimée en ohm). Les échantillons de différence de potentiel en volt et en ohm sont désormais réalisés à l'aide de deux phénomènes quantiques, l'effet Josephson et l'effet Hall quantique respectivement.

Intensité lumineuse

La candela est l'intensité lumineuse, dans une direction déterminée, d'une source qui émet un rayonnement monochromatique de fréquence 5401012 Hz et dont l'intensité énergétique dans cette direction est de 1/683 W/sr.
(16e GCPM, 1979)
La photométrie mesure les propriétés du rayonnement électromagnétique dans le domaine de sensibilité de l'œil humain (appelé lumière visible). L'œil humain moyen est sensible aux rayonnements électromagnétiques dont les longueurs d'onde sont comprises entre environ 400 nm et environ 750 nm (couleurs violette et rouge respectivement). La sensibilité maximale se produit à une longueur d'onde d'environ 556 nm, correspondant à une fréquence de 5401012 Hz.
L'intensité lumineuse est la grandeur fondamentale de la photométrie ; elle correspond à l'énergie émise par une source dans l'unité de temps et dans l'unité d'angle solide, pondérée par la courbe de sensibilité moyenne de l'œil humain.

Tableaux de conversion entre les unités de mesure couramment utilisées dans les calculs techniques
UNità (1) CM M (*) IN FT
1 cm 1 0.01 0.3937 0.032808
1 m (*) 100 1 39.37 3.28083
1 in 2.540 0.0254 1 0.08333
1 ft 30.480 0.3048 12 1

(1) In questa tabellae nelle seguenti le unità del Sistema Internazionale sono indicate con(*)

Note:

in = inches = pollici ft = feet = piedi

Unité de surface
Unità cm2 M2 (*) sq.in (= in2) sq.ft (= ft2)
1 cm2 1 10(-4) 0.155 1.0764×10(-3)
1 m2 (*) 10(4) 1 1550 10.764
1 sq.in (= 1 in2) 6.4516 6.4516×10(-4) 1 6.944×10(-3)
1 sq.ft (= 1 ft2) 929.034 0.0929 144 1
Unité de masse
Unità G KG (*) LB
1 g 1 10(-3) 2.2046×10(-3)
1 kg (*) 10(3) 1 2.2046
1 slb 453.59 0.45359 1

Remarques:

lb = pounds = livres

Unité de volume
Unità cm3 litro cubic in (= in3) cubic ft (= ft3) gal m3 (*)
1 cm3 1 0.99997×10(-3) 0.061023 3.5314×10(-5) 2.6417×10(-4) 10(-6)
1 litre 1000.028 1 61.025 0.0353 0.264 10(-3)
1 cubic in (= in3) 16.387 1.63867×10(-2) 1 5.7870×10(-4) 4.3290×10(-3) 1.639×10(-5)
1 cubic ft (= ft3) 28317.017 28.316 1728 1 7.4805 0.0283
1 US gal 3785.4345 3.7853 231.0000 0.13368 1 3.785×10(-5)
1 m3 (*) 10(4) 999.97 6.1×10(4) 35.315 264.18 1

Definizione:

il litro è l’unità di volume definita come il volume occupato da 1 kg di acqua alla temperatura di 4°C e alla pressione di 760 torr. Supera di circa 28 mm3 il volume di 1 dm3; quindi:
1 litro » 1 dm3 = 1000 cm3 (cc)
1 ml (millilitro) » 1 cm3

Note:

US gal = United States gallon = gallone americano
UK gal = United Kingdom gallon = gallo imperiale
1 UK gal = 4.5460 litri"

Unités de mesure de la force

Le newton (N) est la force nécessaire pour imprimer une accélération de 1 m/s2 à un corps d'une masse de 1 kg ; donc N = kg×m/s(2)

 la dyne est la force nécessaire pour transmettre l'accélération de 1 cm/s2 à un corps ayant une masse de 1 g ; dyne = ×cm/s(2)

Remarques :
psi = pounds per squared inches (livres par pouce carré)

Unités de densité (masse par unité de volume)
Unità Kg/m3 = g/litro (*) lb/cubic ft lb/cubic ft
1 g/cm(3) = 1 kg/litro 1 1000 62.6
1 kg/m(3) = 1 g/litro (*) 0.001 1 0.0625
1 lb/cubic ft 0.016 16 1
Unité de viscosité (dynamique)
Unità Poise CP lb/(ft×h) N×s/m(2) (*)= Pa×s
1 Poise = 1 g/(cm×s) = 1 dyne×s/cm2 1 100 242 0.1
1 cP 0.01 1 2.42 10(-3)
1 lb/(ft×h) 0.00413 0.413 1 4.13×10(-4)
1 N×s/m(2) (*)= Pa×s 10 10(3) 2.42×10(3) 1

Nota:

1 mPa×s = 1 Poise (cP)

Definizione:

viscosità cinematica (n) º rapporto tra viscosità (m) e densità (r) del fluido in questione; quindi n = m/r .
Unità di misura SI: m²/s
Unità di misura CGS: stoke (St), pari a cm²/s

Exemples de conversion entre unités de mesure

Supposons que vous souhaitiez convertir une valeur de charge de compression de MPa en kgp/cm2 ; quel sera le coefficient de conversion ?

Le coefficient de conversion entre MPa et kgp/cm2 est d'environ 10,2. En effet, le coefficient de conversion entre Pa et kgp/cm2 indiqué dans le tableau « Unités de pression » est de 1,0210-5 ; en multipliant cette valeur par 106 (pour passer de Pa à MPa), on obtient le même nombre.