Si vous habitez aux États-Unis, vous pouvez être pardonné d'avoir une compréhension peu claire du système métrique de mesure, également connu sous le nom de Système Internationale (SI). Les États-Unis sont l'un des trois seuls pays qui utilisent encore le système impérial, et son adhésion aux unités britanniques est la seule raison pour laquelle ce système n'est pas obsolète.
Le système métrique, que vous pourriez qualifier d'échelle métrique, est originaire de France, dont le gouvernement l'a adopté en 1795. Bien qu'il ait fallu près de 200 ans, les Britanniques ont finalement fait de même, suivis de pratiquement tous les autres pays, y compris les deux voisins les plus proches et les partenaires commerciaux les plus importants des États-Unis, du Canada et Mexique.
Étonnamment, certaines des unités britanniques actuellement utilisées aux États-Unis ne sont même pas celles adoptées par le gouvernement britannique en 1824, mais des unités obsolètes que les Britanniques ont abandonnées à cette époque.
Les scientifiques, les commerçants et les gouvernements préfèrent le système métrique pour de bonnes raisons. Par exemple, il n'a que sept unités de base, dont toutes les autres sont dérivées. Il utilise des incréments de 10 au lieu de 12, et l'unité fondamentale, le mètre, est basée sur une norme physique qui peut être vérifiée n'importe où.
Le cœur du système métrique – les mètres
Le père du système métrique était un vicaire d'église qui a vécu à Lyon, en France, de 1618 à 1694. Gabriel Mouton avait un doctorat en théologie, mais il était aussi un scientifique et un astronome actif. Sa proposition d'un système de mesure basé sur des fractions décimales a été soutenue par des sommités telles que physicien Christiaan Huygens et mathématicien Gottfried Wilhelm von Leibniz, et il a été étudié par le Royal Société. Il a cependant fallu cent ans aux scientifiques pour affiner le système et persuader le gouvernement français de l'adopter.
L'unité fondamentale que Mouton proposait était lamilliare, qui a été définie comme étant une seconde de longitude à la surface de la Terre à l'équateur. Cela a été subdivisé par division par 10 en des sous-unités telles que lecenturie, décurieetvierge.Bien qu'aucune de ces unités n'ait fini par être utilisée, les scientifiques ont pris à cœur l'idée de base de Mouton de baser le système de mesure sur une norme géophysique.
Lorsque le gouvernement français a adopté le système métrique pour la première fois, le mètre est devenu l'unité de base. Le mot vient du mot grecmétro, qui signifie "mesurer", et il a été défini à l'origine comme un dix-millionième de la distance entre l'équateur et le pôle Nord le long d'un méridien passant par Paris.
La définition a changé au fil des ans, et aujourd'hui, elle est définie comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en exactement 1/299792458 secondes. Cette définition est basée sur la vitesse de la lumière, qui est exactement de 299 792 458 mètres par seconde.
Utilisation de préfixes dans l'échelle du système métrique
Le système métrique enregistre toutes les mesures de longueur en mètres, fractions de mètres ou multiples de mètres, évitant ainsi le besoin d'unités multiples, telles que les pouces, les pieds et les miles. Dans le système SI, chaque incrément de 1 000 qui déplace la décimale d'une mesure de trois positions vers la droite ou la gauche, a un préfixe. De plus, il existe des préfixes pour un dixième et un centième, ainsi que pour 10 et 100.
Si vous mesurez les distances entre les villes, vous n'avez pas à les exprimer en milliers de mètres. Vous pouvez utiliser des kilomètres. De même, les scientifiques mesurant les distances atomiques n'ont pas à les exprimer en milliardièmes de mètre. Ils peuvent utiliser des nanomètres. La liste des préfixes comprend les éléments suivants :
- 1018 mètres: examètre (Em) 10 −18 mètres: attomètre (am)
- 1015 mètres: pétamètre (Pm) 10 −15 mètres: femtomètre (fm)
- 1012 mètres: téramètre (Tm) 10 −12 mètres: picomètre (pm)
- 109 mètres: gigamètre (Gm) 10 −9 mètres: nanomètre (nm)
- 106 mètres: mégamètre (Mm) 10 −6 mètres: micromètre (µm)
- 103 mètres: kilomètre (km) 10 −3 mètres: millimètre (mm)
- 102 mètres: hectomètre (hm) 10 −2 mètres: centimètre (cm)
- 101 mètres: décamètre (barrage) 10 −1 mètres: décimètre (dm)
Ces préfixes sont utilisés dans tout le système de mesure. Ils s'appliquent aux unités de masse (grammes), de temps (secondes), de courant électrique (ampères), de luminosité (candela), de température (kelvins) et de quantité de matière (moles).
Les unités de surface et de volume sont dérivées du compteur
Lorsque vous mesurez la longueur, vous mesurez dans une dimension. Étendez vos mesures à deux dimensions pour déterminer la zone, et les unités seront des mètres carrés. Ajoutez une troisième dimension et vous mesurez le volume en mètres cubes. Vous ne pouviez pas faire cette simple progression en utilisant des unités britanniques, car le système britannique a des unités différentes pour les trois quantités, et même plus d'une unité pour la longueur.
Les mètres carrés ne sont pas des unités particulièrement utiles pour mesurer de petites zones, telles que la surface d'une cellule solaire. Pour les petites surfaces, il est d'usage de convertir des mètres carrés en centimètres carrés. Pour les grandes surfaces, les kilomètres carrés sont plus utiles. Les facteurs de conversion sont 1 mètre carré = 104 centimètres carrés = 10 −6 kilomètres carrés.
Lors de la mesure du volume dans le système SI, les litres sont des unités plus utiles que les mètres cubes, principalement parce qu'un mètre cube est trop grand pour être transporté. Un litre est défini comme 1 000 centimètres cubes (également appelés millilitres), ce qui le rend égal à 0,001 mètre cube.
Les six autres unités fondamentales
Outre le mètre, le système métrique ne définit que six autres unités, et toutes les autres unités en sont dérivées. Les autres unités peuvent avoir des noms, comme le newton (force) ou le watt (puissance), mais ces unités dérivées peuvent toujours être exprimées en fonction des unités fondamentales. Les six unités fondamentales sont :
- Le(s) deuxième(s)
–
C'est l'unité de temps. Auparavant, il était basé sur la durée d'une journée, mais maintenant que nous savons qu'une journée est en réalité inférieure à 24 heures, une définition plus précise est nécessaire. La définition officielle d'une seconde est désormais basée sur les vibrations de l'atome de césium-133.
- Le kilogramme (kg)
–
L'unité de masse dans le système qui utilise la mesure du mètre est le kilogramme. Comme il s'agit de 1 000 grammes, cela ne semble pas être une unité fondamentale, mais le gramme n'est utile que pour mesurer la longueur en centimètres. Le système qui mesure en mètres, kilogrammes et secondes s'appelle le système MKS. Celui qui mesure en centimètres, grammes et secondes est le système CGS.
- Le kelvin (K)
–
Contrairement à ce à quoi vous pourriez vous attendre, la température n'est pas mesurée sur l'échelle Celsius dans le système SI, bien que les pays qui utilisent le système métrique ont tendance à mesurer la température en degrés Celsius. Ils le font parce que la conversion est si simple. Les degrés sont de la même taille et une température de 0 degré Celsius correspond à 273,15 Kelvins. Pour convertir Celsius en Kelvin, ajoutez simplement 273,15.
- L'ampère (A)
–
L'unité de courant électrique définit la quantité de charge électrique passant un point dans un conducteur en une seconde. Il est défini comme un coulomb, soit 6,241 × 1018 électrons, par seconde.
- La taupe (mol)
– Il s'agit d'une mesure du nombre d'atomes dans un échantillon d'une substance particulière. Une mole est le nombre d'atomes dans 12 grammes (0,012 kg) d'un échantillon de carbone 12.
- La candela (cd)
–
Cette unité remonte à l'époque où les bougies fournissaient le seul éclairage artificiel. C'était la quantité d'éclairage fournie dans un stéradian par une seule bougie, mais la définition moderne est un peu plus complexe. Une candela est définie comme l'intensité lumineuse d'une source donnée émettant une lumière monochromatique à une fréquence de 5,4 x 1014 Hertz et ayant une intensité rayonnante de 1/683 watts par stéradian. Un stéradian est une section transversale circulaire d'une sphère qui a une aire égale au carré du rayon de la sphère.
Autres unités dérivées du système métrique
Le système métrique a 22 unités nommées qui sont dérivées des sept unités fondamentales. La plupart d'entre eux, mais pas tous, portent le nom d'éminents scientifiques qui ont apporté des contributions importantes au domaine dans lequel les unités sont pertinentes. Par exemple, l'unité de force porte le nom de Sir Isaac Newton, qui a jeté les bases de la mécanique, l'étude des corps au repos et en mouvement. Un autre exemple est l'unité de capacité électrique, le farad, qui porte le nom de Micheal Faraday, un pionnier dans l'étude de l'électromagnétisme.
Les unités dérivées sont les suivantes :
- Obligernewton (N)mkg
s −2 Pression/stresspascal (Pa)m −1 kg s −2 Énergie/travailjoules (J)m2 kg s −2 Puissance/flux radiantwatt (W)m2 kg s −3 Charge électriquecoulomb (C)un Potentiel électriquevolt (V)m2 kg s −3 UNE −1 Capacitancefarad (F)m −2kg −1s4UNE2 Résistance électriqueohm (Ω)m2kg s −3UNE −2 Conductance électriquesiemen (S)m −2 kg −1 s3 UNE2 Flux magnétiqueweber (Wb)m2 kg s −2UNE −1 Densité de flux magnétiquetesla (T)kg s −2UNE-1 InductanceHenri (H)m2kg s −2UNE −2 TempératureCelsius (°C)K
− 273.15 Flux lumineuxlumen (lm)m2m −2cd = cd Éclairement (lx)lux (lx)m2m −4cd = m −2CD Activité radioactivebecquerel (Bq)s −1 Dose absorbéegris (Gy)m2s −2 Équivalent de dosesievert (Sv)m2s −2 Activité catalytiquekatal (kat)s −1 mole Angle du planradian (rad)m m −1 = 1 Angle solidestéradian (sr)m2m −2 = 1
Vs métrique. Systèmes de mesure en anglais – Pas de concours !
Comparé au système anglais, qui est un méli-mélo d'unités créées sur le marché anglais, le système métrique est élégant, précis et basé sur des normes physiques universelles.
C'est un peu mystérieux pourquoi le système anglais est toujours utilisé aux États-Unis, d'autant plus que Le Congrès a adopté la Metric Conversion Act en 1975 pour coordonner l'utilisation croissante du système métrique dans ce pays. Un conseil métrique a été créé et les agences gouvernementales ont été tenues d'utiliser le système métrique. Le problème est que la conversion était volontaire pour le grand public, et la plupart des gens ont tout simplement ignoré le Conseil, qui s'est dissous en 1982.
On pourrait dire que la seule raison de l'utilisation continue du système anglais aux États-Unis est la force de l'habitude. C'est un truisme que les vieilles habitudes ont la vie dure, mais étant donné l'élégance du système métrique et le fait que le le monde entier l'utilise maintenant, il est peu probable que quiconque utilise le système anglais continue de le faire pendant longtemps plus long.
Le changement peut sembler intimidant, mais le système métrique a été conçu par des scientifiques pour être facile à utiliser, et c'est un avantage qui l'emporte sur l'adhésion obstinée à la tradition.