Fiches : unités physiques

Le cours à l’Observatoire
Historique de Marseille

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Mis à jour
le 19/12/11

Le tableau ci-dessous montre les principales unités physiques, avec leurs valeurs et les relations qu’elles ont entre elles.

Les unités sont définies par rapport au système actuel SI.

Les définitions des unités de base, données en italique, sont celles du BIPM, Bureau International des Poids et Mesures.

unité de...	nom	symbole	description	valeur	Dimensions
longueur	mètre	m	Unité de base du système SI (dérivée dans le système CGS). Le mètre est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1/299.792.458 s.	-	[L]
	centimètre	cm	Unité dérivée (fondamentale dans le système CGS)	10^-2 m
	micromètre	µm	Unité de longueur dérivée : 1 millionième de mètre.	10^-6 m
	nanomètre	nm	Unité de longueur dérivée : 1 milliardième de mètre.	10^-9 m
	ångström	Å	Unité de longueur dérivée : 1 dix-milliardième de mètre.	10^-10 m
	fermi	fm	Unité de longueur dérivée (domaine nucléaire) : 1 millième de milliardième de mètre.	10^-15 m
	unité astronomique	UA	Unité de longueur spécialisée, basée sur des mesures géométriques naturelles dans le système solaire. Abandonnée au profit du parsec.	149.597 870,691 ± 0,030 km
	année-lumière	AL	Unité basée sur les propriétés de la lumière. Non rattachable directement à l’UA.	10¹³ km
	parsec	pc	Unité alternative à l’AL. Le pc est basé sur l’UA, ce qui assure la cohérence du système d’unité astronomiques.	3,26 AL = 206.265 UA = 3,086 10¹⁶ m
surface	mètre carré	m²	Puissance de l’unité fondamentale mètre.	-	[L²]
	kilomètre carré	km²	Surface définie à partir de l’unité dérivée kilomètre.	10⁶ m²
	are	a	Unité utilisée uniquement pour le cadastre et en agriculture. Surface d’un carré de 100 m de côté. L’hectare vaut 100 ares, soit un carré de 1.000 m de côté.	100 m²
volume	mètre cube	m³	Volume défini à partir de l’unité fondamentale mètre.	-	[L³]
	kilomètre cube	km³	Volume défini à partir de l’unité dérivée kilomètre.	10⁹ m³
	litre	l	Unité dérivée valant 1 dm³.	1 dm³ = 10^-3 m³
masse	kilogramme	kg	Unité de base du système SI (dérivée dans le système CGS ). Le kilogramme est la masse du prototype international du kilogramme	-	[M]
	gramme	g	Unité de base dans le système CGS (dérivée dans le système SI).	10^-3 kg
	tonne	t	Unité dérivée dans les deux systèmes.	1.000 kg
	dalton ou unité de masse atomique	Da, u	Unité dérivée, utilisée dans le domaine atomique.	1,66054 10^-27 kg
	masse solaire	M_⊙	Unité dérivée, utilisée en astrophysique, pour indiquer la masse des étoiles. Le kilogramme est une unité bien trop petite, aussi prend-on la masse du Soleil comme unité.	2 10³⁰ kg
	-	MeV / c²	Unité dérivée, utilisée dans le domaine atomique, issue directement de l’équivalence masse-énergie décrite par l’équation d’Einstein E = m c². Il en découle immédiatement que m = E / c². L’échelle pertinente pour l’énergie est le MeV (méga électron-volt), d’où l’unité.	1,66054 10^-27 kg
masse volumique	kilogramme par mètre-cube	kg m^-3	Unité du système SI. L’unité la plus utilisée est le gramme par centimètre cube.	1 kg m^-3 = 10^-3 g cm^-3	[ML^-3]
masse volumique	gramme par centimètre-cube	g cm^-3	Unité CGS couramment utilisée. L’unité SI est le kilogramme par mètre cube.	1 g cm^-3 = 10³ kg m^-3	[ML^-3]
nombre d’onde	-	-	Unité dérivée du système SI. Nombre d’oscillations par seconde d’un phénomène périodique.	-	[L^-1]
temps	seconde	s	Unité de base (dans les deux systèmes SI et CGS). 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.		[T]
	minute	mn	Unité dérivée, multiple de l’unité fondamentale.	60 s
	heure	h	Unité dérivée, multiple de l’unité fondamentale.	60 mn = 3.600 s
	jour	s	Jour solaire moyen de 24 h.	86.400 s
	année julienne	a	Année julienne de 365,25 jours.	31.557.600 s
	siècle julien	-	Siècle de 400 années juliennes.	12.623.040.000 s
fréquence	herz	Hz	Nombre de cycles par seconde effectués par un système périodique.	s^-1	[T^-1]
vitesse	mètre-seconde	m s^-1	Unité dérivée du système SI.	-	[LT^-1]
	kilomètre-seconde	km s^-1	Multiple du mètre-seconde, utilisée essentiellement en astronomie et astronautique.	1.000 m s^-1
	kilomètre-heure	km h^-1	Petite unité dérivée adaptée à la vie courante.	0,277 m s^-1
accélération	mètre seconde / seconde	m s^-2	Unité dérivée du système SI.		[LT^-2]
angle	radian	rad	Unité naturelle, un tour complet valant 2 π	π rd = 360°	[1]
	degré	°	360^e partie du cercle.	0,01745 rd
	grade	gr	Ancienne unité d’angle, divisant le cercle en 200 parties égales.	1,8° = 0,0314 rd
	minute (d’arc)	'	60^e partie du degré.	0,0166° = 0,00029 rd
	seconde (d’arc)	"	60^e partie de la minute.	0,000278° = 4,85 10^-6 rd
	heure	h	Unité utilisée en astronomie, l’heure est la 24^e partie du cercle.	1 h = 15°
	minute	mn	Unité utilisée en astronomie, la minute est la 60^e partie de l’heure.	1 mn = 15'
	seconde	s	Unité utilisée en astronomie, la seconde est la 60^e partie de la minute.	1 s = 15"
accélération angulaire	radian par seconde carrée	rad s^-2	Unité dérivée du système SI. Variation de la vitesse angulaire.		[T^-2]
angle solide	stéradian	sr			[1]
force	newton	N	Unité SI. Force capable de communiquer à une masse de 1 kilogramme une accélération de 1 m s^-2	-	[MLT^-2]
	dyne	dyn	Unité CGS. Force nécessaire pour accélérer une masse de 1 gramme de 1 cm s^-2	10 ^-5 N
	kilogramme-force	kgf	Force gravitationnelle que la Terre produit sur une masse de 1 kg... à Paris (ce qui donne le caractère universel de la définition). Evidemment abandonnée.	9,81 N
moment d’une force	-	-	Unité dérivée du système SI. Le moment de la force traduit sa capacité à provoquer une rotation. Une force donnée agit d’autant plus qu’elle est applique plus loin de l’axe.	= N m	[ML²T^-2]
ordre	entropie	S	Unité dérivée du système SI. Rapport de la quantité de chaleur à la température. En mécanique statistique, l’entropie mesure le désordre..	= Q / T	[ML²T^-2Θ^-1]
énergie	joule	J	Un joule représente le travail fourni par une force d’un Newton dont le point d’application se déplace d’un mètre dans la direction de la force.	1 N m 1 kg m² s^-2 6,24 10¹⁸ eV 10⁷ ergs	[ML²T^-2]
	electron-volt	eV	Energie acquise par un électron accéléré par une différence de potentiel de 1 V.	1 eV = 1,602 10^-19 J
	calorie	cal	quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d’un gramme d’eau de 14,5° à 15,5° sous une pression normale (101,325 kPa).	4,186 J
	thermie	th	Ancienne unité de quantité de chaleur, encore utilisée dans le bâtiment.	10⁶ calories
	erg	erg	Unité CGS.	1 g cm² s^-2 = 10^-7 J
puissance	watt	W	Unité dérivée du système SI. 1 W est la puissance d’un système capable de fournir 1 joule pendant 1 seconde. C’est l’énergie par unité de temps.	3.600 J	[ML²T^-3]
	kilowatt	kW	Multiple du watt.	3,6 10⁶ joules
	cheval-vapeur	ch	Unité pratique.	3,6 10⁶ joules
pression	pascal	Pa	Unité dérivée du système SI. 1 Pa est la pression qui, appliquée uniformément sur une surface d’une mètre carré, produit une force d’un newton.	1 N m²	[ML^-2T^-2]
	atmosphère	atm	Ancienne unité correspondant à la pression atmosphérique.	101.325 Pa
	hectopascal	hPa	Unité utilisée maintenant pour mesurer la pression atmosphérique.	100 Pa = 1.000 mbar
	bar	bar	Du grec baros = pesanteur. Unité ancienne, voisine de la pression atmosphérique.	10⁵ Pa
	millibar	mbar	Unité utilisée autrefois pour mesurer la pression atmosphérique. Remplacée par l’hectopascal.	10² Pa
	torr	torr	Pression produite par une colonne de 1 mm de mercure. Utilisée autrefois pour les baromètres. 1 atmosphère vaut 760 mm de Hg, soit 760 torr.	13,32 Pa = 101.325 Pa
courant électrique	ampère	A	Unité de base du système SI. L’ampère est l’intensité d’un courant constant qui, maintenu entre 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 N par mètre de longueur.	-	[I]
charge électrique	charge de l’électron	e	Charge électrique la plus petite qui soit observable (les quarks portent une charge plus petite, mais inobservable isolée).	1,602 10^-19 C	[IS]
	coulomb	C	Unité dérivée du système SI. C’est la quantité d’électricité transportée par un courant de 1 ampère, qui s’écoule pendant une seconde.	6,24151 10¹⁸ e
	ampère-heure	Ah	Quantité d’électricité transportée par un courant de 1 ampère, qui s’écoule pendant une heure.	3.600 C
résistance électrique	ohm	Ω	Unité dérivée du système SI. Un ohm est la résistance d’un conducteur qui est traversé par un courant de un ampère lorsqu’on lui applique une différence de potentiel de un volt, à la condition que ce courant ne produise pas de force électromotrice.		[ML²T^-3I^-2]
capacité électrique	farad	F	Unité dérivée du système SI. Un farad est la capacité d’un condensateur qui présente une différence de potentiel de un volt entre ses armatures, lorsqu’il possède une charge d’un coulomb.	C / V	[ML^-2T⁴I²]
différence de potentiel	volt	V			[ML²T^-3I^-1]
flux radio	jansky	Jy	Unité de densité de flux, utilisée en radioastronomie.	10^-26 W m² Hz^-1	[ML³T^-2]
température	degré Kelvin ou degré absolu	K	Unité de base du système SI. Echelle dont l’origine correspond à l’immobilité totale (théorique) des particules. Le kelvin, unité de température thermodynamique, est la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l’eau.	-	[Θ]
température	degré Celsius	° C	L’échelle Celsius est identique à l’échelle absolue, à une translation près : T Celsius = T Kelvin - 273,15.	T Celsius = T Kelvin - 273,15	[Θ]
induction magnétique, champ magnétique	tesla	T	Unité dérivée du système SI. Induction magnétique qui produit, à travers une surface de 1 mètre carré, un flux d’induction magnétique total de 1 weber (à la condition d’être réparti uniformément, et perpendiculaire à la surface). Terre : 0,5 T ; magnétar : 10¹² T.	-	[MT^-2I^-1]
	gauss	G	Unité CGS d’induction magnétique.	10^-4 T
	maxwell	Mx	Unité CGS, analogue du weber dans le système SI.	10^-8 Wb
flux d’induction magnétique	weber	Wb	Unité dérivée du système SI. Flux d’induction magnétique qui produit une force électromotrice de 1 V en se dissipant en une seconde dans une unique spire de conducteur. En se dissipant, il cède la totalité de son énergie.	1 T m^-2 = 1 V s	[ML²T^-2I^-1]
inductance électrique	henry	H	Unité dérivée du système SI. Le henry est l’inductance d’un circuit parcouru par un courant qui varie uniformément de 1 ampère par seconde, et produit ainsi à ses bornes une force électromotrice de 1 volt.	1 H = 1 V A^-1 s	[ML²S^-2A^-2]
éclairement	lux	lx	Unité dérivée du système SI. Un lux est l’éclairement d’une surface de 1 mètre carré; éclairée uniformément par un flux d’un lumen.		[L^-2I_V]
quantité de matière	mole	mol	Unité de base du système SI. La mole est la quantité de matière d’un système contenant autant d’entités élémentaires qu’il y a d’atomes dans 0,012 kilogrammes de carbone 12 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.		[N]
flux lumineux	lumen	lm	Unité dérivée du système SI. Un lumen correspond au flux lumineux émis par une source ponctuelle d’un candela dans un angle solide d’un stéradian.		[I_V]
intensité lumineuse	candela	cd	Unité de base du système SI. Le candela est l’intensité lumineuse, dans une direction donnée, d’une source qui émet un rayonnement monochromatique de fréquence 540 10¹² Hz et dont l’intensité énergétiqe dans cette direction est de 1/683 watt par stéradian.	-	[I_V]
radioactivité	becquerel	Bq	Unité dérivée du système SI. Le becquerel correspond à une désintégration par seconde.	-	[T^-1]

Les anglais notent AU (Astronomical Unit) pour UA, et LY (Light Year) pour AL.

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