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31.4 : Unités utilisées en science (annexe D)

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    Dans le système de mesure américain (développé à l'origine en Angleterre), les unités fondamentales de longueur, de poids et de temps sont respectivement le pied, la livre et la seconde. Il existe également des unités plus grandes et plus petites, qui incluent la tonne (2 240 lb), le mile (5 280 pieds), la tige (16 1/2 pieds), la cour (3 pieds), le pouce (1/12 pied), l'once (1/16 livre), etc. De telles unités, dont l'origine dans les décisions de la royauté britannique a été oubliée par la plupart des gens, sont très peu pratiques pour la conversion ou les calculs.

    En science, il est donc plus courant d'utiliser le système métrique, qui a été adopté dans pratiquement tous les pays à l'exception des États-Unis. Son grand avantage est que chaque unité augmente d'un facteur dix, au lieu des facteurs étranges du système américain. Les unités fondamentales du système métrique sont les suivantes :

    • longueur : 1 mètre (m)
    • masse : 1 kilogramme (kg)
    • durée : 1 seconde (s)

    À l'origine, un mètre devait représenter 1 dix millionième de la distance entre l'équateur et le pôle Nord le long de la surface de la Terre. Il mesure environ 1,1 mètre. Un kilogramme est la masse qui, sur Terre, donne un poids d'environ 2,2 livres. La seconde est la même en unités métriques et américaines.

    Longueur

    Les grandeurs de longueur les plus couramment utilisées dans le système métrique sont les suivantes.

    Tableau\(\PageIndex{1}\) : Conversions de longueur
    1 kilomètre (km) = 1000 mètres = 0,6214 miles
    1 mètre (m) = 0,001 km = 1 094 mètres = 39,37 pouces
    1 centimètre (cm) = 0,01 mètre = 0,3937 pouce
    1 millimètre (mm) = 0,001 mètre = 0,1 cm
    1 micromètre (µm) = 0,000001 mètre = 0,001 cm
    1 nanomètre (nm) = 10 −9 mètre = 10 −7 cm

    Pour effectuer une conversion à partir du système américain, voici quelques facteurs utiles :

    • 1 mile = 1,61 km
    • 1 pouce = 2,54 cm

    Masse

    Bien que nous ne fassions pas la distinction très soigneusement dans la vie quotidienne sur Terre, à proprement parler, le kilogramme est une unité de masse (mesure la quantité de matière dans un corps, à peu près le nombre d'atomes qu'il possède) tandis que la livre est une unité de poids (mesure de la force de gravité de la Terre sur un corps).

    Les quantités de masse les plus couramment utilisées dans le système métrique sont les suivantes.

    Tableau\(\PageIndex{2}\) : Conversions en masse
    1 tonne métrique = 10 6 grammes = 1 000 kg (et elle produit un poids de 2,205 × 10 3 livres sur Terre)
    1 kg = 1 000 grammes (et il produit un poids de 2,2046 livres sur Terre)
    1 gramme (g) = 0,0353 oz (et le poids équivalent est de 0,002205 livres)
    1 milligramme (mg) = 0,001 g

    Un poids de 1 livre équivaut sur Terre à une masse de 0,4536 kg, tandis qu'un poids de 1 once est produit par une masse de 28,35 g.

    Température

    Trois échelles de température sont généralement utilisées :

    • Fahrenheit (F) ; l'eau gèle à 32 °F et bout à 212 °F.
    • Celsius ou centigrade 1 (C) ; l'eau gèle à 0 °C et bout à 100 °C.
    • Kelvin ou valeur absolue (K) ; l'eau gèle à 273 K et bout à 373 K.

    Tout mouvement moléculaire cesse à environ −459 °F = −273 °C = 0 K, une température appelée zéro absolu. La température en kelvins est mesurée à partir de cette température la plus basse possible, et c'est l'échelle de température la plus utilisée en astronomie. Les kelvins ont la même valeur que les degrés Celsius ou Celsius, car la différence entre les points de congélation et d'ébullition de l'eau est de 100 degrés dans chacun d'eux. (Notez que nous disons simplement « kelvins », pas degrés kelvins.)

    Sur l'échelle Fahrenheit, la différence entre les points de congélation et d'ébullition de l'eau est de 180 degrés. Ainsi, pour convertir les degrés Celsius ou kelvins en degrés Fahrenheit, il est nécessaire de multiplier par 180/100 = 9/5. Pour convertir des degrés Fahrenheit en degrés Celsius ou kelvins, il est nécessaire de multiplier par 100/180 = 5/9.

    Les formules de conversion complètes sont les suivantes :

    • K = °C + 273
    • °C = 0,555 × (°F — 32)
    • °F = (1,8 × °C) + 32

    Notes

    1 Celsius est aujourd'hui le nom utilisé pour désigner la température centigrade ; il a une standardisation plus moderne mais diffère de l'ancienne échelle centigrade de moins de 0,1°.