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Sauter à un chapitre clé
- Mesurer le vent et les conditions météorologiques pour permettre aux avions de voler.
- Mesurer la demande en énergie d'une région, ce qui permet au réseau électrique de fonctionner sans faille.
- Mesurer la demande de produits dans un supermarché.
- Mesurer les conditions des vagues et du vent pour que les surfeurs et les marins puissent sortir en toute sécurité.
- Mesurer la consommation d'énergie de ta maison pour que la compagnie d'énergie connaisse le montant que tu dois payer.
- Mesurer la température d'une personne pour vérifier si elle est en bonne santé.
Figure 1. La propriété physique "longueur" est mesurée puis traduite en unités à l'aide d'un étalon.
Quel est le rapport entre les mesures, les unités et les quantités physiques ?
Lesunités nous indiquent la valeur de la quantité physique que nous mesurons.
L'activité de mesure est effectuée sur un objet pour en connaître les propriétés (ou la quantité physique), puis comparée à une norme acceptée pour obtenir une valeur (l'unité). Vois l'exemple ci-dessous :
Tu veux connaître le poids d'un colis. Le poids est la quantité physique du colis. Tu dois le comparer à une unité de mesure pour connaître sa valeur. L'unité varie en fonction du système d'unités que tu utilises.
Mesurer avec différents systèmes d'unités
Il existe plusieurs systèmes d'unités différents. Le système d'unités le plus universellement accepté est le Système international d'unités (SI). Les autres systèmes d'unités sont le système coutumier des États-Unis et le système impérial.
Les mesures effectuées à l'aide de systèmes différents peuvent donner des valeurs différentes, car elles mesurent les mêmes quantités physiques à l'aide d'unités différentes. La définition de la température dans le système impérial, qui utilise l'unité Fahrenheit, en est un exemple.
La température de congélation de l'eau est de 273,15 Kelvin dans le système SI et de 32 F dans le système impérial.
Effectuer des mesures
D'une manière générale, il existe deux méthodes de mesures : l'une est par référence, tandis que l'autre utilise des unités formelles.
La mesure par référence
Le principe est simple : tu prends un objet, et tu utilises cet objet comme référence pour mesurer une quantité.
Un exemple quotidien est l'utilisation d'une cuillère pour mesurer le sucre pour ton café. Cependant, tu peux voir le problème que cela pose : les cuillères sont de tailles différentes et tu pourrais aussi ajouter plus de sucre en fonction de la quantité de sucre que tu remplis dans la cuillère.
Prendre des mesures en utilisant des unités formelles
Cette méthode consiste à utiliser un étalon pour pouvoir reproduire la mesure chaque fois que tu en as besoin.
Disons que tu as besoin de 10 grammes de sucre. Tu auras besoin d'une balance, mais maintenant tu peux mesurer exactement 10 grammes de sucre à chaque fois. Tu peux ajouter et enlever du sucre pour obtenir la bonne mesure et la reproduire chaque fois que tu veux un café.
La possibilité de reproduire des valeurs en utilisant un instrument comme référence est la raison pour laquelle les systèmes d'unités sont importants dans les mesures.
Prendre des mesures précises
La précision est importante lorsque l'on prend des mesures. Pour y parvenir, tu dois suivre les instructions suivantes :
- Mets tes instruments à zéro.
- Si tu as des instruments qui utilisent des marques pour lire les résultats, lis toujours la valeur avec tes yeux directement au-dessus des valeurs - pas sur le côté. Si tu ne fais pas attention en lisant les valeurs, des erreurs de parallaxe peuvent se produire.
Figure 2. Lorsque tu utilises des instruments avec des marques, assure-toi que tes yeux sont directement au-dessus de la marque pour éviter les erreurs de parallaxe. - Répète tes mesures si nécessaire. De nombreuses erreurs proviennent de mesures qui contiennent des erreurs mineures. Tu peux réduire certaines erreurs en mesurant plusieurs fois, puis en faisant la moyenne des résultats.
Lorsque tu mesures le temps qu'il faut à un pendule pour effectuer une oscillation complète, si tu utilises un chronomètre, le temps mesuré dépendra de ton temps de réaction. Dans ce cas, plusieurs mesures sont nécessaires pour que tu puisses calculer une valeur moyenne plus précise.
Représenter les mesures dans la vie réelle
Pour représenter graphiquement tes mesures dans la vie réelle, tu peux utiliser un graphique. Les tracés sont des dessins qui utilisent les variables "x" et "y" pour relier le changement d'une valeur à une autre. Pour faire simple, un graphique est la relation graphique entre deux ou plusieurs variables. En général, x est la variable indépendante et y est la variable dépendante.
Vois l'exemple de graphique ci-dessous, qui représente la façon dont le mouvement d'un pendule diminue avec le temps.
Figure 3. Tracé simple montrant le temps nécessaire à un pendule pour se balancer. Le temps diminue à chaque mesure.
La variable "x" représente la mesure. Le premier point correspond à la première mesure, où il faut 2 secondes pour que le pendule aille et vienne. Après la première valeur mesurée x1, tu effectues une deuxième mesure x2, puis x3, x4 et ainsi de suite.
Le deuxième point correspond à la deuxième mesure x2. Le pendule se déplace moins jusqu'à ce qu'il s'arrête lentement. Les marques sur le graphique montrent les valeurs qui diminuent avec le temps.
Mesures - Points clés
- Les mesures comparent l'ampleur ou la valeur d'une quantité physique par rapport à un modèle ou une unité de mesure.
- Les mesures sont importantes, car elles nous permettent de connaître les valeurs des variables que nous utilisons dans la vie de tous les jours.
- Nous pouvons mesurer par référence ou en utilisant un système d'unités formel. Les mesures effectuées à l'aide d'un système d'unités avec des valeurs standard (comme le SI) permettent de reproduire les valeurs mesurées.
- Nous devons faire attention lorsque nous mesurons des valeurs afin de ne pas produire d'erreurs.
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