Reflets de la Physique n°62 jun à sep 2019
Reflets de la Physique n°62 jun à sep 2019
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°62 de jun à sep 2019

  • Périodicité : bimestriel

  • Editeur : Société Française de Physique

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 60

  • Taille du fichier PDF : 5,2 Mo

  • Dans ce numéro : dossier, le nouveau système international d'unités.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

Dans ce numéro...
< Pages précédentes
Pages : 12 - 13  |  Aller à la page   OK
Pages suivantes >
12 13
Le Système international d’unités redéfini Lucile Julien (lucile.julien@lkb.upmc.fr) Laboratoire Kastler Brossel (Sorbonne Université, CNRS, ENS-Université PSL, Collège de France), 4 place Jussieu, 75005 Paris Le Système international d’unités (SI) est fondé sur sept unités de base qui sont le mètre (m), le kilogramme (kg), la seconde (s), l’ampère (A), le kelvin (K), la mole (mol) et la candela (cd), respectivement unités de longueur, de masse, de temps, de courant électrique, de température, de quantité de matière et d’intensité lumineuse. Toutes les autres unités du SI sont des unités dérivées, qui se déduisent de ces unités de base. 12 Reflets de la Physique n°62 Le choix et la définition des unités de base sont fixés par convention entre les États membres du BIPM. Ils font l’objet d’un accord écrit, qui s’accompagne ensuite de ce qu’on appelle des mises en pratique. La mise en pratique d’une définition est une série d’instructions, en général discutée par un comité consultatif avant d’être publiée par le BIPM, qui permet la réalisation concrète de cette définition, avec les meilleures qualités métrologiques possibles. Pour la dissémination des unités et l’étalonnage des appareils de mesure, on réalise des étalons  : ce sont des artefacts matériels ou des dispositifs expérimentaux qui matérialisent l’unité d’une grandeur physique, avec une valeur connue et une exactitude qui peut être plus ou moins grande. À l’occasion de la redéfinition de quatre d’entre elles, entrée en vigueur le 20 mai 2019, les sept unités de base du SI ont vu leur définition reformulée, comme nous allons le voir. Dans l’histoire des unités de mesures, ce n’est pas la première fois qu’une définition est modifiée, mais la refonte actuelle du SI est d’une ampleur particulièrement exceptionnelle. Nous donnons ci-dessous des exemples de définitions successives de certaines unités, ce qui est l’occasion de retracer brièvement l’histoire du SI et ses origines. Du système métrique au système MKSA Le système métrique décimal est né en France pendant la Révolution. À l’occasion des États généraux de 1789, le roi Louis XVI demande que des cahiers de doléances, ouverts dans toute la France, recueillent les vœux et suggestions de tous les habitants du royaume. Partout dans ces cahiers, on demande qu’il n’y ait plus « deux poids, deux mesures »  : cette expression est restée dans le langage courant. En effet, non seulement chaque région possédait alors son propre système de mesures, différent pour chaque type de métier, mais la même unité pouvait avoir différentes variantes (toise de Charlemagne, toise du Châtelet, toise du Pérou...), ce qui était facilement source de tromperies dans les échanges commerciaux. En outre, la variété des subdivisions des différentes unités (par 20, par 12, par 8, par 6, par 3...) rendait les calculs extrêmement difficiles et inaccessibles à beaucoup de personnes. Le 9 mars 1790, Talleyrand propose à l’Assemblée nationale un « Mémoire sur la nécessité de rendre uniformes dans tout le Royaume, toutes les mesures d’étendue et de pesanteur ». Il faut entendre par là les mesures de longueur et de poids, ce dernier n’étant alors pas distingué de la masse dans le langage commun. L’idée est de définir de nouvelles unités qui soient universelles, c’est-à-dire qui ne tiennent « à aucun climat, ni à aucune nation particulière ». Pour l’unité de longueur, le choix se porte sur le mètre, défini comme la dix-millionième partie du quart du méridien terrestre. L’unité de masse en est déduite, comme celle d’un décimètre cube d’eau distillée. La loi du 18 germinal de l’an III (7 avril 1795) institue le système métrique décimal.
Delambre et Méchain, chargés de mesurer l’arc de méridien terrestre de Dunkerque à Barcelone, quittent Paris en mai 1792 et n’y sont de retour tous deux qu’en novembre 1798, après de nombreuses péripéties, dues à la guerre et à la succession des changements politiques. Grâce à leurs travaux, le quart du méridien est évalué ; un mètre étalon et un kilogramme étalon prototypes sont réalisés en platine et déposés aux Archives de la République en 1799. Ce n’est cependant que le 1er janvier 1840 que l’usage du système métrique est rendu obligatoire en France. L’idéal d’universalité porté par le système métrique est présent dans sa devise « À tous les temps, à tous les peuples » (fig. 1). En 1875 est signée la Convention du mètre, traité international qui crée le BIPM et réunit alors 17 États membres (59 actuellement). La première CGPM se réunit en 1889  : à cette occasion, deux nouveaux prototypes internationaux du mètre et du kilogramme sont réalisés en platine iridié (90% de platine, 10% d’iridium) et déposés dans les locaux du BIPM à Sèvres. Avec la seconde, définie par les astronomes comme « la fraction 1/86 400 du jour solaire moyen », ils sont la base du système d’unités mécaniques MKS. Pendant le même temps, au XIX e siècle, avec le développement de l’électricité et la nécessité de mesurer les grandeurs électriques et magnétiques, un système d’unités électriques s’est développé sous l’égide de la British Association for the Advancement of Science. Il s’appuie sur la possibilité de mesurer les grandeurs électriques et magnétiques à partir de leurs effets mécaniques et donc d’exprimer toutes ces grandeurs en fonction des unités de longueur, de masse et de temps. Le système électrique CGS (centimètre, Le nouveau Système international d’unités 1. Timbre représentant un ange républicain mesurant un arc de méridien terrestre, émis en 1954 à l’occasion de la 10 e Conférence générale des poids et mesures. Il illustre la devise du système métrique  : « À tous les temps, à tous les peuples ». gramme, seconde) est adopté en 1873 par la British Association, puis utilisé dans les congrès internationaux d’électricité. En réalité il y a plusieurs systèmes CGS, selon la loi physique utilisée pour relier grandeurs électriques et mécaniques (loi de Coulombou loi d’Ampère) et selon le choix de la valeur des coefficients de proportionnalité intervenant dans les lois physiques définissant les grandeurs. Après de longues discussions, l’unification entre unités mécaniques et unités électriques dans un système cohérent n’est réalisée qu’en 1948, lors de la 9 e CGPM. L’ampère est pris comme unité de base aux côtés du mètre, du kilogramme et de la seconde, ce qui constitue le système d’unités MKSA. La conférence adopte le newton comme unité de force  : c’est la force capable de procurer à une masse de 1 kg une accélération de 1 m s -2. L’ampère est défini comme « l’intensité d’un courant constant qui, maintenu dans deux conducteurs parallèles, rectilignes, de longueur infinie, de section circulaire négligeable et placés à une distance de 1 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 » (voir la figure, p.25). Cette définition, restée en vigueur jusqu’au 20 mai 2019, donne à la perméabilité du vide µ 0 la valeur exacte de 4p 10 -7. Reflets de la Physique n°62 13



Autres parutions de ce magazine  voir tous les numéros


Liens vers cette page
Couverture seule :


Couverture avec texte parution au-dessus :


Couverture avec texte parution en dessous :


Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 1Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 2-3Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 4-5Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 6-7Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 8-9Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 10-11Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 12-13Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 14-15Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 16-17Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 18-19Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 20-21Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 22-23Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 24-25Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 26-27Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 28-29Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 30-31Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 32-33Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 34-35Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 36-37Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 38-39Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 40-41Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 42-43Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 44-45Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 46-47Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 48-49Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 50-51Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 52-53Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 54-55Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 56-57Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 58-59Reflets de la Physique numéro 62 jun à sep 2019 Page 60