1 élaboré par : Anouar Bouazza Chapitre 2 : Les unités de mesure en physique

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1 1 élaboré par : Anouar Bouazza Chapitre 2 : Les unités de mesure en physique 2018 - 2019

2 Le découpage en jour et en années: Le comptage des phases de la lune ou l'observation des variations annuelles de la lumière du jour indiquaient les époques propices pour la culture et l'élevage, la navigation, la vie en général. La mesure du temps 2 Le découpage en 12 heures de 60 minutes…

3 Quelques instruments de mesure Le gnomon est l’ancêtre du cadran solaire. 3 Le cadran solaire : Le plus ancien cadran solaire que l’on connaisse date de 1500 avant J-C. Ce système est connu dans beaucoup de civilisations, mais est très imprécis. Peu à peu, les arabes inclinent le style ce qui rend le système plus fiable.1500 avant J-C. La clepsydre ou horloge à eau: On estime que les premières clepsydres ont été créées en Egypte vers -1600.vers -1600. Le sablier C'est au XIVe siècle que sont apparus les sabliers. Les avantages du sablier étaient déterminants : le sable s'égraine à toute température et tout climat mais en plus il est plus économique et aussi plus simple à fabriquer que la clepsydre.

4 Du VIe au XIIIe siècle, la journée était divisée en six parties égales appelées "horae" dont la durée était variable selon la saison : la prime ( l'aube), la tierce (milieu de la matinée), la sexte (midi), la none ( le milieu de l'après-midi ), la douzième ou vêpres( la coucher du Soleil ). Fin du XIVe siècle, la plupart des villes avait abandonné les heures inégales (solaires) et adopté définitivement l'horloge mécanique et sa division mathématique de la journée en douze parties égales. Les horloges Les premières horloges mécaniques apparaissent au XIIIème siècle. Elles n'ont pas forcément un cadran, et ne possèdent qu'une aiguille, celle des heures. Le principe est simple : un poids accroché à une corde enroulée autour d'un axe horizontal entraîne une aiguille dans un mouvement de rotation. 4

5 Certaines unités de longueur primitives ont indiscutablement une origine anthropométrique, autant par le nom adopté (et ce n’est pas l’apanage d’une langue en particulier) que par la valeur associée : pouce, empan, pied, coudée, brasse… La mesure des longueurs 5

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7 La mesure des masses Dès lors que le partage, le troc, le commerce, la perception de droits ou de taxes ne pouvaient plus reposer sur le simple dénombrement d'objets, il fallut évaluer des grandeurs variées (telles la longueur d'une pièce d'étoffe, la surface d'un champ, un volume de liquide ou la masse d'une marchandise…) D’abord par comparaison puis avec des instruments matérialisant des unités préalablement déterminées. 7 La parcellisation des pouvoirs au Moyen âge a progressivement substitué une grande variété d'unités de mesure, à la fois selon les lieux et selon les marchandises, avec des valeurs très différentes même lorsque l'appellation générique (comme livre, pinte ou pied…) était identique. Cette diversification s'est accentuée tout au long du Moyen âge malgré la tentative de Charlemagne (capitulaires de 789) de restaurer l'unité des mesures dans son empire*. Au cours des siècles suivants, les rois de France n'auront pas plus de succès et les édits se succéderont en vain.

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9 Le peseur d’or et sa femme ou le prêteur et sa femme Œuvre originale : 1514 - Huile sur bois / 70,5 x 67 cm Musée du Louvre Auteur: Quentin Metsys (1466- 1530) 9

10 Le 30 mars 1791 naissait le mètre, dont la longueur était établie comme égale à la dix millionième partie du quart du méridien terrestre. Et si on uniformisait un peu tout ça! 8 mai 1790, l’Assemblée nationale adopte la proposition de Talleyrand et décide la création d’un projet d’unification des unités de mesure. 19 mars 1791, l’Académie des Sciences propose: Le système décimal pour les poids, les mesures et les monnaies De faire référence au quart du méridien terrestre pour définir l’unité de longueur. le mètre 10 Laskowski Christophe, PEMF TUIC Lognes-Chelles

11 Mais il restait encore à établir la longueur exacte du méridien, ce qui donna lieu à une véritable épopée pour les hommes chargés de cette mission, Pierre François MECHAIN (1744-1804) et Jean-Baptiste DELAMBRE (1747-1822). DelambreMéchain 11

12 En 1983, suite aux importants travaux sur la vitesse de la lumière, le mètre est redéfini en fonction de la vitesse de la lumière, comme égal " à la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant 1/299 792 458 de seconde ". On utilise pour cela un mètre laser étalon. En 1960, la XIème conférence générale des poids et mesures a défini les sept unités de base du système international d’unités (SI), fondé sur le système métrique décimal. 8 août 1870, se réunit la première commission internationale du Système Métrique qui regroupe 24 nations à Paris pour préparer l’internationalisation du système métrique. 24-28 septembre 1889, première Conférence Générale des Poids et Mesures (1 ère CGPM) distribue les copies des prototypes internationaux aux états membres de la Convention du mètre. (la France conserve ces étalons reçus au BIPM, palais de Breteuil.) En 1799, la loi du 4 messidor an VII fixe la longueur du mètre et adopte les étalons prototypes en platine. Du mètre aux unités du Système international (SI) 12

13 Les unités du système international (SI) la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant 1/299 792 458 de seconde La masse du prototype international d’un cylindre en platine iridié de 39,17 mm de diamètre et 39,17 mm de haut 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 au repos à une température de 0 kelvin. 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 la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau. (le PTE= 0,01°C, état où coexistent les trois états de l’eau) Le 0 K est égal à -273,15°Celcius. C’est le zéro absolu. la quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 0,012 kilogramme (12 g) de carbone 12. l'intensité lumineuse, dans une direction donnée, d'une source qui émet un rayonnement monochromatique de fréquence 540 Térahertz et dont l'intensité énergétique dans cette direction est de 1/683 watt par stéradian. 13 Laskowski Christophe, PEMF TUIC Lognes-Chelles

14 14 Les unités dérivées du système international (SI)