Le système international d'unités ou système SI est un ensemble de valeurs utilisées pour mesurer les choses dans le monde entier. Le système SI se compose de sept unités de base qui définissent 22 unités dérivées, chacune ayant un nom et un symbole particuliers. Le système sert de norme pour communiquer des valeurs convenues. Le kilogramme, le mètre et la seconde font partie du système SI, qui est également connu sous le nom de système métrique.
Le système SI est utilisé dans de nombreuses disciplines, des sciences naturelles aux arts et aux sciences sociales. Savoir lire et utiliser le système SI permet d'échanger des informations. Les sept unités de base sont :
Mètre (symbole m), qui mesure la longueur d'un objet.
Kilogramme (symbole kg), qui mesure la masse d'un objet.
Mole (symbole mol), qui mesure le nombre de particules d'une substance.
Seconde (symbole s), qui mesure le temps.
Candela (symbole cd), qui mesure la luminosité d'un objet.
Kelvin (symbole K), qui mesure la température d'un objet.
Ampère (symbole A), qui mesure le courant électrique.
Quels sont les avantages de l'utilisation des unités SI ?
Le système SI est un ensemble de valeurs officiellement utilisées dans le monde entier pour effectuer des mesures. Il est employé dans tous les domaines du développement pour mesurer et partager des informations. Le commerce mondial dépend du SI pour échanger des produits. L'utilisation du système SI présente de nombreux avantages, à savoir :
Universel: le système SI est utilisé dans presque tous les pays du monde.
Polyvalent: le système SI offre plusieurs façons de mesurer de grandes et de petites quantités.
Extensif: les unités SI de base peuvent être combinées pour produire des unités plus complexes.
Complet: nous pouvons décrire n'importe quel objet à l'aide des grandeurs SI.
Répétable: le système SI peut être reproduit partout.
Figure 1. L'un des principaux avantages du système SI est qu'il est reproductible. En versant 200 ml du même liquide dans tous ces récipients, on obtient toujours la même quantité de volume et de masse.
Lire les unités SI
Pour comprendre le fonctionnement des unités SI, il est essentiel de connaître leur signification. Dans certains cas, la signification d'une unité SI est facile à saisir. Si, par exemple, tu souhaites connaître la vitesse de ta voiture, le compteur de vitesse pourrait t'indiquer qu'elle est de 33 km/h ou 33 kilomètres par heure. Dans ce cas, ta voiture parcourt 33 kilomètres par heure.
Parfois, les unités sont exprimées avec des exposants négatifs, comme \(ms ^{-1}\). Un exposant négatif est utilisé à la place de la barre oblique pour signifier "par". L'exemple ci-dessus pourrait également être exprimé par \(33 \space kmh ^ {-1}\). Ainsi, 33 km/h est égal à \N(33 \space kmh ^{-1}\N).
Utilisation des unités SI
Une façon d'utiliser les unités SI est de convertir les unités dérivées en unités de base pour comprendre ce qu'elles signifient. Les autres outils du système SI sont les préfixes, la forme standard et les symboles qui nous permettent d'exprimer les unités plus facilement.
Les unités dérivées dans le système SI
Les unités dérivées du système SI, qui résultent de la combinaison des unités de base, sont utilisées pour expliquer des processus plus complexes, tels que la pression, la vitesse, la surface, la capacité, le travail, etc. Voici quelques exemples d'unités dérivées :
Pression : mesurée en Pascals (Pa) et utilisée pour décrire la quantité de force appliquée sur une surface. Elle est égale aux Newtons sur mètres carrés (\(Nm ^ {-2})\).
Force : mesurée en Newtons (N) et utilisée pour décrire l'accélération d'une masse à 1 mètre par seconde carrée, en utilisant des kilogrammes par mètre par seconde carrée (\(kg \cdot m \cdot s ^ {-2}\)).
Surface : mesurée en mètres carrés (\(m ^ 2\)) et représentant la surface à l'intérieur d'un périmètre.
Toute unité dérivée peut être convertie en ses unités de base.
Conversion des unités dérivées en unités de base
Pour convertir les unités dérivées en unités de base, nous devons connaître l'équivalence de chaque unité dérivée. En remplaçant toutes les unités dérivées par leurs unités de base, on obtient des expressions qui n'utilisent que les sept unités élémentaires. Vois les deux exemples suivants.
Si tu as 10 Pascals, tu peux les convertir comme suit :
Ici, 10 Pa représente 10 kilogrammes par mètre par seconde au carré.
Disonsque nous avons 39 pascals. Le pascal est la pression sur la surface, la pression étant une force. Le pascal est donc la force sur une surface, et comme la force est mesurée en newtons, nous pouvons changer 39 pascals en 39 newtons sur un mètre carré :
\[39\mathrm{Pa}=39\mathrm{\dfrac{N}{m^2}}\]
Ainsi, 39 Pascals correspondent à 39 Newtons de force sur un mètre carré. Nous pouvons ensuite convertir les Newtons en leurs unités de base comme suit :
En éliminant les mètres, nous obtenons la même expression que dans notre premier exemple.
\[39\mathrm{\dfrac{kg}{m\cdot s^2}}\]
Préfixes, facteurs de forme et symboles
Le système SI propose plusieurs façons d'exprimer les quantités, notamment des préfixes, des facteurs de forme et des symboles.
Préfixes: un exemple d'utilisation d'un préfixe est de dire qu'un million de Newtons est la même chose qu'un Meganewton, Mega étant le préfixe.
Facteurs de forme: également connus sous le nom de forme standard, les facteurs de forme utilisent les exposants pour raccourcir les nombres. Par exemple, 1 million de Newtons peut être exprimé comme \(1 \cdot 10 ^ 6\) Newtons.
Symboles: ils peuvent remplacer à la fois les préfixes et les facteurs de forme. Par exemple, 1 million de Newtons équivaut à 1 MN, M signifiant Mega et N étant le symbole des Newtons.
Quelles sont les utilisations des unités SI ?
Le système SI ne sert pas seulement à mesurer, mais aussi à fabriquer. En mesurant une fois, nous pouvons utiliser ces mesures pour produire la même pièce plusieurs fois. Le système SI est utilisé pour échanger et vendre des marchandises dans le monde entier. La science et la recherche utilisent également les unités SI pour mesurer les quantités scientifiques.
Autres systèmes d'unités et histoire du système SI
Le système SI, qui est la norme mondiale en matière de commerce, de technologie et d'économie, est le système de facto utilisé dans le monde entier. Cependant, deux autres systèmes sont utilisés dans certains pays, notamment aux États-Unis, au Royaume-Uni, en Thaïlande et au Libéria,en combinaison avec le SI. Il s'agit du système impérial et du système coutumier des États-Unis (USCS), qui utilisent des unités différentes.
L'histoire du système SI
Le système SI a été initialement créé en France au dix-neuvième sièclepour unifier les mesures. Auparavant,lesystème de mesure français comprenait de nombreuses unités sans qu'il soit facile de les convertir l'une en l'autre. Cela rendait les choses très difficiles dans la vie de tous les jours, mais aussi dans les domaines de la science et du commerce.
Pendant la Révolution française, l'Assemblée nationale était organisée par un groupe de révolutionnaires, de penseurs et de travailleurs libres, connu sous le nom de tiers état. L'un des nombreux objectifs de ce groupe était de créer un système moderne d'unités pour la Nouvelle République française. Notre système moderne de SI est basé sur le système développé par ce groupe.
Conférence sur les poids et mesures (1860)
En 1875, un traité diplomatique a été signé par dix-sept pays. Il établit le système SI comme système standard de mesures. Le traité signé introduit les prototypes du mètre et du kilogramme, mais il manque des grandeurs telles que l'ampère, la mole, la candela et le kelvin.
Changements apportés au système SI
L'unité de température utilisée au XVIIIe siècle était le Celsius, qui a été utilisé jusqu'à la 10e Conférence générale des poids et mesures, où le kelvin a été adopté. En 1948, la candela a été introduite comme unité de mesure de la luminosité d'un objet. En 1960, la seconde a été adoptée comme une petite portion du temps de rotation de la terre.
Redéfinition du système SI
Le système métrique, qui est la base du système SI, utilisait un ensemble d'objets d'un poids d'un kilogramme et d'une longueur d'un mètre. Comme les copies de ces objets présentent de légères variations dans leur longueur/poids, elles ont été remplacées par de nouvelles définitions qui utilisent des constantes universelles.
Les nouvelles définitions introduites plus tard utilisent des constantes universelles. La masse du cylindre de platine-iridium stocké à Paris définit le kilogramme et la longueur parcourue par la vitesse de la lumière définit le mètre.
Utilisation des unités SI - Points clés à retenir
Le système d'unités SI est le principal système utilisé dans le monde entier.
Les principaux avantages du système SI sont qu'il fournit un système de base pour mesurer n'importe quelle propriété physique et qu'il constitue une norme dans la plupart des pays.
Pour comprendre les unités SI dérivées, il faut savoir comment elles sont composées.
Les préfixes, les facteurs de forme et les symboles nous permettent d'exprimer les unités plus facilement.
Il existe d'autres systèmes d'unités qui sont utilisés parallèlement au système SI dans des pays tels que les États-Unis et le Royaume-Uni.
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Questions fréquemment posées en Utilisation des unités SI
Qu'est-ce que le Système international d'unités (SI) ?
Le Système international d'unités (SI) est le système de mesure universellement adopté, comprenant des unités telles que le mètre, le kilogramme, et la seconde.
Pourquoi utilise-t-on le SI en physique ?
On utilise le SI en physique pour garantir la précision et la cohérence des mesures partout dans le monde.
Quelles sont les sept unités de base du SI ?
Les sept unités de base du SI sont le mètre, le kilogramme, la seconde, l'ampère, le kelvin, la mole et la candela.
Comment convertir des unités en SI ?
Pour convertir des unités en SI, on utilise des facteurs de conversion spécifiques à chaque unité, par exemple 1 pouce = 0,0254 mètre.
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Lily Hulatt
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Lily Hulatt is a Digital Content Specialist with over three years of experience in content strategy and curriculum design. She gained her PhD in English Literature from Durham University in 2022, taught in Durham University’s English Studies Department, and has contributed to a number of publications. Lily specialises in English Literature, English Language, History, and Philosophy.
Gabriel Freitas is an AI Engineer with a solid experience in software development, machine learning algorithms, and generative AI, including large language models’ (LLMs) applications. Graduated in Electrical Engineering at the University of São Paulo, he is currently pursuing an MSc in Computer Engineering at the University of Campinas, specializing in machine learning topics. Gabriel has a strong background in software engineering and has worked on projects involving computer vision, embedded AI, and LLM applications.