Unités de base du Système international

Article général Pour des articles plus généraux, voir Unité de mesure et Système international d'unités.
Interdépendance entre les unités de base du SI. En sens horaire à partir du haut, on retrouve la seconde (temps), le mètre (distance), l' ampère (courant électrique), la mole (quantité de matière), le kilogramme (masse), le kelvin (température) et la candela (intensité lumineuse).

Les sept unités de base du Système international sont les «  unités de mesure indépendantes » (ou « unités fondamentales ») à partir desquelles sont obtenues par analyse dimensionnelle toutes les autres unités, dites «  unités dérivées du Système international ».

Ces unités sont supposées indépendantes dans la mesure où elles permettent de mesurer des grandeurs physiques indépendantes. Cependant la définition d'une unité peut faire appel à d'autres unités (cf. infra).

Définitions

Les définitions des unités de base du Système international utilisent des phénomènes physiques reproductibles.

Seul le kilogramme est encore défini par rapport à un objet matériel susceptible de s'altérer.

Des recherches ont donc lieu pour remplacer cette définition par une autre, utilisant cette fois un phénomène physique. À l'issue de ces recherches, le kilogramme pourrait perdre son statut d'unité de base au profit d'une autre unité : en effet, seul le nombre d'unités fondamentales est imposé, puisqu'elles doivent permettre, par combinaison, de mesurer toute grandeur physique connue sans définition redondante, mais le choix précis des unités fondamentales comme les unités de masse, longueur, temps, courant électrique, température, intensité lumineuse et quantité de matière est purement arbitraire.

Tableau des grandeurs physiques de base du SI avec leurs dimensions, unités et symboles [1]
Grandeur physique Symbole de la grandeur Symbole de la dimension Nom
de
l'unité
Symbole
de
l'unité
Description
longueur l, x, r… L mètre m

Le mètre est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1299 792 458 de seconde [2].

Historiquement, la première définition officielle et pratique du mètre ( 1791) était basée sur la circonférence de la terre, et valait 120 000 000 d'un méridien géographique [3].

Auparavant, le mètre en tant que proposition d'unité décimale de mesure universelle était défini comme la longueur d'un pendule qui oscille avec une demi-période d'une seconde [4], [5].

masse m M kilogramme kg

Le kilogramme (au départ nommé le grave [6]) est la masse du prototype international du kilogramme. Ce dernier, composé d'un alliage de platine et d' iridium (90 %/10 %), est conservé au Bureau international des poids et mesures à Sèvres, en France [7].

Historiquement, la définition du kilogramme était la masse d'un décimètre cube d'eau (dm3), soit un litre d'eau.

(Le gramme était initialement défini comme la masse d’un centimètre cube d’eau à la température de °C, qui correspond à un maximum de masse volumique.)

temps, durée t T seconde s

La seconde est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133 [8] à la température du zéro absolu.

La seconde était à l'origine basée sur la durée du jour terrestre, divisé en 24 heures de 60 minutes, chacune d'entre elles durant 60 secondes (soit 86 400 secondes pour une journée).

courant électrique I, i I ampère A

L'ampère est 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 un 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 [9].

température thermodynamique T Θ ( thêta) kelvin K Le kelvin, unité de température thermodynamique, est la fraction 1273,16 de la température thermodynamique du point triple de l' eau [10].
quantité de matière n N mole mol

La mole est la quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 0,012 kilogramme de carbone 12 [11].

Ce nombre d'entités élémentaires est appelé nombre d'Avogadro.

Lorsque l'on emploie la mole, les entités élémentaires doivent être spécifiées et peuvent être des atomes, des molécules, des ions, des électrons, d'autres particules ou des groupements spécifiés de telles particules.

intensité lumineuse IV J candela cd

La candela est l'intensité lumineuse, dans une direction donnée, d'une source qui émet un rayonnement monochromatique de fréquence 540 × 1012 s−1 (hertz) et dont l' intensité énergétique dans cette direction est de 1683 watt par stéradian [12].

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