Qu’est-ce que le système SI ? Tableau et conversion des unités de base
Qu’est-ce que le système SI ? Tableau et conversion des unités de baseDate de publication: 29-04-2024 Date de mise à jour: 10-04-2026 🕒 6 min de lecture
Système international d'unités
Le Système international d'unités (SI du français Système international d'unités) est le système officiel d'unités de mesure dans la plupart des pays. Ce système a été introduit en 1960 et est couramment utilisé dans la science ainsi que dans la plupart des aspects de la vie quotidienne.
Le Système international d'unités se concentre sur sept mesures de base. Il est important de noter qu'en les utilisant, on peut dériver toutes les autres unités. Voici les échelles de base :
- Mètre (m) – unité de longueur.
- Kilogramme (kg) – unité de masse.
- Seconde (s) – unité de temps.
- Ampère (A) – unité de courant électrique.
- Kelvin (K) – unité de température thermodynamique.
- Mole (mol) – unité de quantité de matière.
- Candela (cd) – unité d'intensité lumineuse.
Pour décrire de nombreuses autres grandeurs physiques, des unités dérivées sont utilisées, créées sur la base de ces sept unités. Par exemple, la vitesse est exprimée en mètres par seconde (m/s).
Il convient également de mentionner qu'en 2019, une importante redéfinition du SI a eu lieu, dans laquelle les valeurs de plusieurs constantes physiques (telles que la constante de Planck ou la charge élémentaire) ont été adoptées comme précisément établies. Grâce à cela, les définitions du kilogramme, de l'ampère, du kelvin et de la mole ont été modifiées pour être basées sur des constantes physiques plutôt que sur des objets physiques ou des expériences. Ce problème concernait par exemple le kilogramme, dont le prototype était conservé en France pendant des années.
Le Système international d'unités est extrêmement important pour la science et la technologie, car il assure une cohérence et une précision globales dans les mesures. Cela concerne également le Royaume-Uni ou les États-Unis, où des unités impériales sont utilisées. Pour maintenir la précision et faciliter les conversions, tout le système impérial est actuellement défini par rapport au système SI – par exemple, 1 pied équivaut à 0,3048 m.
Unités du système SI - tableau
Unités de base du système SI
| Grandeur | Unité (symbole) | Définition (valide en 2021) |
|---|---|---|
| Longueur | mètre (m) | Longueur du trajet parcouru par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde |
| Masse | kilogramme (kg) | Basé sur la valeur de la constante de Planck (depuis 2019) |
| Temps | seconde (s) | Durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre deux niveaux d'énergie de l'atome de césium-133 |
| Courant électrique | ampère (A) | Basé sur la valeur de la charge élémentaire (depuis 2019) |
| Température thermodynamique | kelvin (K) | Basé sur la valeur de la constante de Boltzmann (depuis 2019) |
| Quantité de matière | mole (mol) | Quantité de matière d'un système contenant exactement 602214076 × 1023 entités élémentaires |
| Intensité lumineuse | candela (cd) | Intensité, dans une direction donnée, d'une source émettant une radiation monochromatique de fréquence 540 × 1012 hertz et dont l'intensité dans cette direction est de 1/683 watt par stéradian |
Unités dérivées les plus connues du système SI
| Grandeur | Unité (symbole) | Exprimée en unités de base |
|---|---|---|
| Vitesse | Mètre par seconde (m/s) | m·s-1 |
| Accélération | Mètre par seconde carré (m/s²) | m·s-2 |
| Force | Newton (N) | kg·m/s2 |
| Pression | Pascal (Pa) | kg/m·s2 (ou N/m2) |
| Énergie | Joule (J) | kg·m2/s2 (ou N·m) |
| Puissance | Watt (W) | kg·m2/s3 (ou J/s) |
| Charge électrique | Coulomb (C) | s·A |
| Résistance électrique | Ohm (Ω) | kg·m2/s3·A2 (ou V/A) |
Le tableau ci-dessus ne couvre bien sûr pas toute la liste – parmi d'autres unités dérivées populaires, on peut également mentionner le farad (unité de capacité électrique), le hertz (unité de fréquence), le tesla (unité d'induction magnétique) et bien d'autres.
Unités dérivées avec des noms et symboles spéciaux
Dans le système SI, en plus des unités de base (comme le mètre, le kilogramme, la seconde), il existe des unités dérivées qui sont définies sur leur base (par exemple, le radian, le stéradian, le newton, le joule, le watt, etc.). Certaines d'entre elles ont des noms et des symboles spéciaux, ce qui facilite leur utilisation en pratique.
Les unités radian et stéradian étaient auparavant classées comme unités complémentaires, mais elles sont maintenant considérées comme des unités dérivées avec des noms et symboles spéciaux.
Radian (rad)
Le radian est une unité de mesure d'angle plan. C'est l'angle au centre d'un cercle dont la longueur de l'arc est égale au rayon de ce cercle. En mathématiques et dans de nombreuses applications d'ingénierie, le radian est une manière naturelle d'exprimer les angles, notamment dans l'analyse des fonctions trigonométriques.
Stéradian (sr)
Le stéradian est une unité de mesure d'angle solide. Il correspond à l'angle solide au centre d'une sphère pour lequel la surface de la calotte sphérique est égale au carré du rayon de la sphère. Le stéradian est couramment utilisé en optique, en photométrie et en analyse du rayonnement.
Il est important de noter que ces deux unités sont sans dimension. Cela signifie que dans de nombreux contextes, lorsqu'on les utilise dans des calculs, ces unités se "compensent" souvent, conduisant à des résultats également sans dimension ou dans d'autres unités SI.
Bien que le radian et le stéradian soient traités comme des unités complémentaires dans le système SI, ils sont essentiels dans de nombreux domaines de la science et de l'ingénierie, en particulier là où des phénomènes angulaires sont analysés.
Conversion des unités du système SI
Les unités du système SI et celles en dehors de celui-ci peuvent être converties grâce aux coefficients de conversion. Ce processus consiste à multiplier une grandeur donnée par une valeur appropriée, de sorte que l'unité se "réduise" et soit remplacée par une autre unité.
Préfixes des unités de mesure et notation exponentielle
La notation exponentielle (ou notation scientifique) est une méthode d'écriture des nombres qui permet de représenter des valeurs numériques exprimées comme le produit d'un nombre à virgule flottante (généralement compris entre 1 et 10) et d'une puissance de 10. Elle est particulièrement utile pour écrire des valeurs très grandes ou très petites de manière plus concise et lisible.
Écriture en notation exponentielle
Les unités du système SI en notation exponentielle sont écrites sous la forme a×10 à la puissance n, où :
- a est un nombre à virgule flottante, généralement compris entre 1 et 10 (parfois de 0 à 10).
- n est un nombre entier, représentant l'exposant de la puissance de 10.
Dans le contexte du système SI, les termes "préfixes" et "préfixes" sont utilisés de manière interchangeable et se réfèrent aux mêmes modificateurs d'unités. Dans le système SI, ils sont ajoutés aux unités de base et dérivées pour indiquer leurs multiples ou fractions.
Voici les préfixes du système SI avec leurs symboles et multiplicateurs :
- yotta (Y) Multiplicateur : 10 à la puissance 24
- zetta (Z) Multiplicateur : 10 à la puissance 21
- exa (E) Multiplicateur : 10 à la puissance 18
- peta (P) Multiplicateur : 10 à la puissance 15
- tera (T) Multiplicateur : 10 à la puissance 12
- giga (G) Multiplicateur : 10 à la puissance 9
- méga (M) Multiplicateur : 10 à la puissance 6
- kilo (k) Multiplicateur : 10 à la puissance 3
- hecto (h) Multiplicateur : 10 à la puissance 2
- déca (da) Multiplicateur : 10 à la puissance 1
- déci (d) Multiplicateur : 10 à la puissance −1
- centi (c) Multiplicateur : 10 à la puissance −2
- milli (m) Multiplicateur : 10 à la puissance −3
- micro (μ) Multiplicateur : 10 à la puissance −6
- nano (n) Multiplicateur : 10 à la puissance −9
- pico (p) Multiplicateur : 10 à la puissance −12
- femto (f) Multiplicateur : 10 à la puissance −15
- atto (a) Multiplicateur : 10 à la puissance −18
- zepto (z) Multiplicateur : 10 à la puissance −21
- yocto (y) Multiplicateur : 10 à la puissance −24
Chaque unité de base du système SI et dérivée peut être utilisée avec des préfixes. Ces préfixes sont utilisés pour indiquer les multiples ou fractions de ces unités. Grâce à eux, on peut facilement et clairement représenter des valeurs très grandes ou très petites.
Préfixe SI quetta et ronna
Les progrès dans le domaine des connaissances et des technologies informatiques contribuent à manipuler des quantités de données de plus en plus importantes. En réponse à cette tendance, les législateurs ont introduit en 2022 de nouveaux préfixes qui prennent en compte cette échelle croissante.
Auparavant, l'échelle se terminait à 10 à la puissance 24 d'un côté et à 10 à la puissance -24 de l'autre. En réponse aux besoins croissants de la technologie, deux paires de nouveaux préfixes ont été introduites :
- ronna (R), ce qui signifie 10 à la puissance 27
- quetta (Q), ce qui signifie 10 à la puissance 30
- ronto (r), ce qui signifie 10 à la puissance -27
- quecto (q), ce qui signifie 10 à la puissance -30
Néanmoins, certains concepts importants restent en dehors de la portée des préfixes. Par exemple, le temps de Planck est mesuré en secondes à la puissance -44, quelle que soit la définition adoptée de la seconde.
Système d'unités CGS
En discutant du sujet des unités, on peut également mentionner quelques systèmes moins populaires ou historiques. Le système CGS (centimètre-gramme-seconde) est l'un des nombreux systèmes d'unités de mesure. Son histoire est étroitement liée au développement de la science, en particulier de la physique, au XIXe siècle. Voici quelques moments clés de l'histoire du système CGS :
- 1832 : Carl Friedrich Gauss a introduit un système d'unités basé sur le millimètre, le gramme et la seconde pour les recherches géophysiques, ce qui peut être considéré comme un précurseur précoce du système CGS.
- 1873 : James Clerk Maxwell a publié "Traité sur l'électricité et le magnétisme", dans lequel il utilisait le système CGS. Grâce à cela, le système CGS est devenu populaire parmi les physiciens.
- Actuellement : Bien que le système CGS ne soit plus largement utilisé dans la science et l'ingénierie, certaines unités dérivées du système CGS, telles que le gauss ou le barye, sont encore utilisées dans certains domaines.
En résumé, l'histoire du système CGS est étroitement liée au développement de la physique du XIXe siècle. Ce système a joué un rôle clé dans la standardisation des unités de mesure, mais a finalement été remplacé par le système SI plus universel et cohérent.
Système d'unités MTS ou système d'unités MKGS
Le système MTS (mètre-tonne-seconde) est un système d'unités de mesure basé sur le mètre (comme unité de longueur), la tonne (comme unité de masse) et la seconde (comme unité de temps). Le système MTS était l'un des nombreux systèmes d'unités de mesure proposés pour standardiser les unités scientifiques.
Système d'unités MKSA
Le système MKSA est un système d'unités de mesure basé sur le mètre (comme unité de longueur), le kilogramme (comme unité de masse), la seconde (comme unité de temps) et l'ampère (comme unité de courant électrique). Le nom "MKSA" provient des initiales de ces unités : Mètre-Kilogramme-Seconde-Ampère. Tous les systèmes décrits ont finalement été remplacés par le système SI, ce qui a permis d'atteindre l'objectif des scientifiques mentionnés ci-dessus. Un système de mesure cohérent et uniforme a eu un impact significatif sur le développement de la science, en particulier sur les possibilités de communication et d'échange d'expériences entre les scientifiques du monde entier.
Transfer Multisort Elektronik (TME) est l’un des plus grands distributeurs mondiaux de composants électroniques, de pièces électrotechniques, d’équipements d’atelier et d’automatisation industrielle. Le catalogue comprend plus de 1 500 000 de produits provenant de 1 300 fabricants leaders. Les centres logistiques modernes de TME à Łódź et Rzgów (Pologne), avec une superficie totale de plus de 40 000 m², expédient près de 6 000 colis par jour à des clients dans plus de 150 pays.
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