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Le système SI



par BIPM

La création du Système métrique décimal au moment de la Révolution française et le dépôt qui en a résulté, le 22 juin 1799, de deux étalons en platine représentant le mètre et le kilogramme aux Archives de la République à Paris peuvent être considérés comme la première étape ayant conduit au Système international d'unités actuel.

En 1832, Gauss œuvra activement en faveur de l'application du Système métrique, associé à la seconde définie en astronomie, comme système cohérent d'unités pour les sciences physiques. Gauss fut le premier à faire des mesures absolues du champ magnétique terrestre en utilisant un système décimal fondé sur les trois unités mécaniques millimètre, gramme et seconde pour, respectivement, les grandeurs longueur, masse et temps. Par la suite, Gauss et Weber ont aussi effectué des mesures de phénomènes électriques.

Maxwell et Thomson mirent en œuvre de manière plus complète ces mesures dans les domaines de l'électricité et du magnétisme au sein de la British Association for the Advancement of Science (BAAS) dans les années 1860. Ils exprimèrent la nécessité d'un système cohérent d'unités formé d'unités de base et d'unités dérivées. En 1874, la BAAS introduisit le système CGS, un système d'unités tri-dimensionnel cohérent fondé sur les trois unités mécaniques centimètre, gramme et seconde, et utilisant des préfixes allant du micro au méga pour exprimer les sous-multiples et multiples décimaux. C'est en grande partie à l'utilisation de ce système que l'on doit les progrès de la physique, en tant que science expérimentale, observés par la suite.


Les unités CGS cohérentes choisies pour les domaines de l'électricité et du magnétisme s'étant avérées mal commodes, la BAAS et le Congrès international d'électricité, qui précéda la Commission électrotechnique internationale (CEI), approuvèrent, dans les années 1880, un système mutuellement cohérent d'unités pratiques. Parmi celles-ci figuraient l'ohm pour la résistance électrique, le volt pour la force électromotrice et l'ampère pour le courant électrique.


Après la signature de la Convention du Mètre le 20 mai 1875, le Comité international se consacra à la construction de nouveaux prototypes, choisissant le mètre et le kilogramme comme unités de base de longueur et de masse. En 1889, la 1e CGPM sanctionna les Prototypes internationaux du mètre et du kilogramme. Avec la seconde des astronomes comme unité de temps, ces unités constituaient un système d'unités mécaniques tri-dimensionnel similaire au système CGS, mais dont les unités de base étaient le mètre, le kilogramme et la seconde.


En 1901, Giorgi montra qu'il était possible d'associer les unités mécaniques de ce système mètre-kilogramme-seconde au système pratique d'unités électriques pour former un seul système cohérent quadri-dimensionnel, en ajoutant à ces trois unités de base une quatrième unité, de nature électrique, telle que l'ampère ou l'ohm, et en rationalisant les expressions utilisées en électro-magnétisme. La proposition de Giorgi ouvrit la voie à d'autres extensions.


Après la révision de la Convention du Mètre par la 6e CGPM en 1921, qui étendit les attributions et les responsabilités du Bureau international à d'autres domaines de la physique, et la création du CCE (maintenant CCEM) par la 7e CGPM qui en a résulté en 1927, la proposition de Giorgi fut discutée en détail par la CEI, l'UIPPA et d'autres organisations internationales. Ces discussions conduisirent le CCE à proposer, en 1939, l'adoption d'un système quadri-dimensionnel fondé sur le mètre, le kilogramme, la seconde et l'ampère, une proposition qui fut approuvée par le Comité international en 1946.


À la suite d'une enquête internationale effectuée par le Bureau international à partir de 1948, la 10e CGPM, en 1954, approuva l'introduction de l'ampère, du kelvin et de la candela comme unités de base, respectivement pour l'intensité de courant électrique, la température thermodynamique et l'intensité lumineuse. La 11e CGPM donna le nom Système international d'unités (SI) à ce système en 1960. Lors de la 14e CGPM, en 1971, la mole fut ajoutée au SI comme unité de base pour la quantité de matière, portant à sept au total le nombre d'unités de base du SI tel que nous le connaissons aujourd'hui.


Le SI est fondé sur un choix de sept unités de base bien définies et considérées par convention comme indépendantes du point de vue dimensionnel : le mètre, le kilogramme, la seconde, l'ampère, le kelvin, la mole et la candela. Les unités dérivées sont formées en combinant les unités de base d'après les relations algébriques qui lient les grandeurs correspondantes. Les noms et les symboles de certaines de ces unités peuvent être remplacés par des noms et des symboles spéciaux qui peuvent être utilisés pour exprimer les noms et symboles d'autres unités dérivées.


Le SI n'est pas statique ; il évolue pour tenir compte des besoins des utilisateurs.



Unités de base du SI




GrandeurUnité Définition
LongueurmètremLe mètre est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1/299 792 458 de seconde.
MassekilogrammekgLe kilogramme est l'unité de masse ; il est égal à la masse du prototype international du kilogramme.
TempssecondesLa 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.
Courant électriqueampèreAL'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 1 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.
Température thermodynamiquekelvinKLe kelvin, unité de température thermodynamique, est la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau.
Quantité de matièremolemol1) 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.

2) Lorsqu'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 lumineusecandelacdLa candela est l'intensité lumineuse, dans une direction donnée, d'une source qui émet un rayonnement monochromatique de fréquence 540 × 1012 hertz et dont l'intensité énergétique dans cette direction est 1/683 watt par stéradian.

(© BIPM)
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Idée & conception © 1999-2011 van Damme Stéphane.


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