[PDF] Le Système international dunités (SI brochure) 2006

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Le Système international

d'unités (SI)

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The International

System of Units (SI)

Bureau international

des poids et mesures

Le Système

international d'unités (SI) 8 e

édition 2006

Organisation intergouvernementale

de la Convention du Mètre 4 Note sur l'utilisation du texte anglais (voir page 93) Afin de mieux faire connaître ses travaux, le Comité international des poids et mesures publie une version en anglais de ses documents. Le lecteur doit cependant noter que le texte officiel est toujours celui qui est rédigé en français. C'est celui-ci qui fait autorité si une référence est nécessaire ou s'il y a doute sur l'interprétation. Des traductions complètes ou partielles de cette brochure (ou de ses précédentes éditions) sont publiées en diverses langues, notamment en allemand, anglais, bulgare, chinois, coréen, espagnol, japonais, portugais, roumain, tchèque. L'ISO et de nombreux pays ont aussi publié des guides pour l'emploi des unités SI.

Édité par le BIPM,

Pavillon de Breteuil,

F-92312 Sèvres Cedex

France

Imprimé par : STEDI Media, Paris

ISBN 92-822-2213-6

5

Le BIPM

et la Convention du Mètre Le Bureau international des poids et mesures (BIPM) a été créé par la Convention du

Mètre signée à Paris le 20 mai 1875 par dix-sept États, lors de la dernière séance de la

Conférence diplomatique du Mètre. Cette Convention a été modifiée en 1921. Le Bureau international a son siège près de Paris, dans le domaine (43 520 m 2 ) du Pavillon de Breteuil (Parc de Saint-Cloud) mis à sa disposition par le Gouvernement français ; son entretien est assuré à frais communs par les États membres de la

Convention du Mètre.

Le Bureau international a pour mission d'assurer l'unification mondiale des mesures ; il est donc chargé : d'établir les étalons fondamentaux et les échelles pour la mesure des principales grandeurs physiques et de conserver les prototypes internationaux ; d'effectuer la comparaison des étalons nationaux et internationaux ; d'assurer la coordination des techniques de mesure correspondantes ; d'effectuer et de coordonner les mesures des constantes physiques fondamentales qui interviennent dans les activités ci-dessus. Le Bureau international fonctionne sous la surveillance exclusive du Comité international des poids et mesures (CIPM), placé lui-même sous l'autorité de la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) à laquelle il présente son rapport sur les travaux accomplis par le Bureau international. La Conférence générale rassemble des délégués de tous les États membres de la Convention du Mètre et se réunit actuellement tous les quatre ans dans le but : de discuter et de provoquer les mesures nécessaires pour assurer la propagation et le perfectionnement du Système international d'unités (SI), forme moderne du

Système métrique ;

de sanctionner les résultats des nouvelles déterminations métrologiques fondamentales et d'adopter diverses résolutions scientifiques de portée internationale ; d'adopter toutes les décisions importantes concernant la dotation, l'organisation et le développement du Bureau international. Le Comité international comprend dix-huit membres appartenant à des États différents ; il se réunit actuellement tous les ans. Le bureau de ce Comité adresse aux Gouvernements des États membres de la Convention du Mètre un rapport annuel sur la situation administrative et financière du Bureau international. La principale mission du Comité international est d'assurer l'unification mondiale des unités de mesure, en agissant directement, ou en soumettant des propositions à la Conférence générale.

Au 31 décembre 2005,

cinquante et un États étaient membres de cette

Convention : Afrique du

Sud, Allemagne, Argentine,

Australie, Autriche,

Belgique, Brésil, Bulgarie,

Cameroun, Canada, Chili,

Chine, Corée (Rép. de),

Corée (Rép. pop. dém. de),

Danemark, Dominicaine

(Rép.), Égypte, Espagne,

États-Unis, Finlande,

France, Grèce, Hongrie,

Inde, Indonésie, Iran,

Irlande, Israël, Italie, Japon,

Malaisie, Mexique,

Norvège, Nouvelle-

Zélande, Pakistan, Pays-

Bas, Pologne, Portugal,

Roumanie, Royaume-Uni,

Russie (Féd. de), Serbie-et-

Monténégro, Singapour,

Slovaquie, Suède, Suisse,

Tchèque (Rép.), Thaïlande,

Turquie, Uruguay,

Venezuela.

Vingt États et entités

économiques sont Associés

à la Conférence générale :

Bélarus, CARICOM, Costa

Rica, Croatie, Cuba,

Équateur, Estonie, Hong

Kong (Chine), Jamaïque,

Kazakhstan, Kenya,

Lettonie, Lituanie, Malte,

Panama, Philippines,

Slovénie, Taipei chinois,

Ukraine, Viet Nam.

6 Limitées à l'origine aux mesures de longueur et de masse et aux études métrologiques en relation avec ces grandeurs, les activités du Bureau international ont été étendues aux étalons de mesure électriques (1927), photométriques et radiométriques (1937), des rayonnements ionisants (1960), aux échelles de temps (1988) et à la chimie (2000). Dans ce but, un agrandissement des premiers laboratoires construits en 1876-

1878 a eu lieu en 1929 ; de nouveaux bâtiments ont été construits en 1963-1964 pour

les laboratoires de la section des rayonnements ionisants, en 1984 pour le travail sur les lasers, en 1988 pour la bibliothèque et des bureaux, et en 2001 a été inauguré un bâtiment pour l'atelier, des bureaux et des salles de réunion. Environ quarante-cinq physiciens et techniciens travaillent dans les laboratoires du Bureau international. Ils y font principalement des recherches métrologiques, des comparaisons internationales des réalisations des unités et des vérifications d'étalons. Ces travaux font l'objet d'un rapport annuel détaillé qui est publié dans le Rapport du directeur sur l'activité et la gestion du Bureau international des poids et mesures. Devant l'extension des tâches confiées au Bureau international en 1927, le Comité international a institué, sous le nom de Comités consultatifs, des organes destinés à le renseigner sur les questions qu'il soumet, pour avis, à leur examen. Ces Comités consultatifs, qui peuvent créer des groupes de travail temporaires ou permanents pour l'étude de sujets particuliers, sont chargés de coordonner les travaux internationaux effectués dans leurs domaines respectifs et de proposer au Comité international des recommandations concernant les unités. Les Comités consultatifs ont un règlement commun (BIPM Proc.-verb. Com. int. poids et mesures, 1963, 31, 97). Ils tiennent leurs sessions à des intervalles irréguliers. Le président de chaque Comité consultatif est désigné par le Comité international ; il est généralement membre du Comité international. Les Comités consultatifs ont pour membres des laboratoires de métrologie et des instituts spécialisés, dont la liste est établie par le Comité international, qui envoient des délégués de leur choix. Ils comprennent aussi des membres nominativement désignés par le Comité international, et un représentant du Bureau international (Critères pour être membre des Comités consultatifs, BIPM Proc.-verb. Com. int. poids et mesures,

1996, 64, 6). Ces Comités sont actuellement au nombre de dix :

1. Le Comité consultatif d'électricité et magnétisme (CCEM), nouveau nom donné

en 1997 au Comité consultatif d'électricité (CCE) créé en 1927 ;

2. Le Comité consultatif de photométrie et radiométrie (CCPR), nouveau nom donné

en 1971 au Comité consultatif de photométrie (CCP) créé en 1933 (de 1930 à 1933 le CCE s'est occupé des questions de photométrie) ;

3. Le Comité consultatif de thermométrie (CCT), créé en 1937 ;

4. Le Comité consultatif des longueurs (CCL), nouveau nom donné en 1997 au

Comité consultatif pour la définition du mètre (CCDM) créé en 1952 ;

5. Le Comité consultatif du temps et des fréquences (CCTF), nouveau nom donné

en 1997 au Comité consultatif pour la définition de la seconde (CCDS) créé en

1956 ;

6. Le Comité consultatif des rayonnements ionisants (CCRI), nouveau nom donné

en 1997 au Comité consultatif pour les étalons de mesure des rayonnements ionisants (CCEMRI) créé en 1958 (en 1969, ce Comité consultatif a institué 7 quatre sections : Section I (Rayons x et , électrons), Section II (Mesure des radionucléides), Section III (Mesures neutroniques), Section IV (Étalons d'énergie ) ; cette dernière section a été dissoute en 1975, son domaine d'activité étant confié à la Section II) ;

7. Le Comité consultatif des unités (CCU), créé en 1964 (ce Comité consultatif a

remplacé la " Commission du système d'unités » instituée par le Comité international en 1954) ;

8. Le Comité consultatif pour la masse et les grandeurs apparentées (CCM), créé en

1980 ;

9. Le Comité consultatif pour la quantité de matière : métrologie en chimie (CCQM),

créé en 1993 ;

10. Le Comité consultatif de l'acoustique, des ultrasons et des vibrations (CCAUV),

créé en 1999. Les travaux de la Conférence générale et du Comité international sont publiés par les soins du Bureau international dans les collections suivantes : Comptes rendus des séances de la Conférence générale des poids et mesures ; Procès-verbaux des séances du Comité international des poids et mesures. Le Comité international a décidé en 2003 que les rapports des sessions des Comités consultatifs ne seraient plus imprimés, mais placés sur le site Web du BIPM, dans leur langue originale. Le Bureau international publie aussi des monographies sur des sujets métrologiques particuliers et, sous le titre Le Système international d'unités (SI), une brochure remise à jour périodiquement qui rassemble toutes les décisions et recommandations concernant les unités. La collection des Travaux et mémoires du Bureau international des poids et mesures (22 tomes publiés de 1881 à 1966) a été arrêtée par décisi on du Comité international, de même que le Recueil de travaux du Bureau international des poids et mesures (11 volumes publiés de 1966 à 1988). Les travaux du Bureau international font l'objet de publications dans des journaux scientifiques ; une liste en est donnée chaque année dans le Rapport du directeur sur l'activité et la gestion du Bureau international des poids et mesures. Depuis 1965 la revue internationale Metrologia, éditée sous les auspices du Comité international des poids et mesures, publie des articles sur la métrologie scientifique,

sur l'amélioration des méthodes de mesure, les travaux sur les étalons et sur les unités,

ainsi que des rapports concernant les activités, les décisions et les recommandations des organes de la Convention du Mètre. 8 Le Système international d'unités Table des matières

Le BIPM et la Convention du Mètre 5

Préface à la 8

e

édition 11

1 Introduction 13

1.1 Grandeurs et unités 13

1.2 Le Système international d'unités (SI) et le système de grandeurs

correspondant 14

1.3 Dimension des grandeurs

15

1.4 Unités cohérentes, unités dérivées ayant des noms spéciaux et préfixes SI

16

1.5 Les unités SI dans le cadre de la relativité générale

17

1.6 Unités des grandeurs décrivant des effets biologiques 17

1.7 Législation sur les unités

18

1.8 Note historique 18

2 Unités SI 21

2.1 Unités SI de base 21

2.1.1 Définitions 21

2.1.1.1 Unité de longueur (mètre)

22

2.1.1.2 Unité de masse (kilogramme) 22

2.1.1.3 Unité de temps (seconde) 22

2.1.1.4 Unité de courant électrique (ampère) 23

2.1.1.5 Unité de température thermodynamique (kelvin)

23

2.1.1.6 Unité de quantité de matière (mole)

24

2.1.1.7 Unité d'intensité lumineuse (candela)

26

2.1.2 Symboles des sept unités de base 26

2.2 Unités SI dérivées

27

2.2.1 Unités dérivées exprimées à partir des unités de base

27

2.2.2 Unités ayant des noms spéciaux et des symboles particuliers ;

unités faisant appel à des noms spéciaux et des symboles particuliers 27

2.2.3 Unités des grandeurs sans dimension, aussi désignées

grandeurs de dimension un 30

3 Multiples et sous-multiples décimaux des unités SI 32

3.1 Préfixes SI 32

3.2 Le kilogramme 33

9

4 Unités en dehors du SI 34

4.1 Unités en dehors du SI en usage avec le SI et unités fondées sur des

constantes fondamentales 34

4.2 Autres unités en dehors du SI dont l'usage n'est pas recommandé

40

5 Règles d'écriture des noms et symboles d'unités et expression des

valeurs des grandeurs 41

5.1 Symboles des unités 41

5.2 Noms des unités 42

5.3 Règles et conventions stylistiques servant à exprimer les valeurs des

grandeurs 42

5.3.1 Valeur et valeur numérique d'une grandeur ;

utilisation du calcul formel 42

5.3.2 Symboles des grandeurs et des unités

44

5.3.3 Écriture de la valeur d'une grandeur

44

5.3.4 Écriture des nombres et séparateur décimal

44

5.3.5 Expression de l'incertitude de mesure associée à la valeur

d'une grandeur 45

5.3.6 Multiplication ou division des symboles des grandeurs,

des valeurs des grandeurs et des nombres 45

5.3.7 Valeur des grandeurs sans dimension, ou grandeurs de

dimension un 45
Annexe 1. - Décisions de la Conférence générale des poids et mesures et du Comité international des poids et mesures 47 Annexe 2. - Réalisation pratique des définitions des principales unités 83 Annexe 3. - Unités pour la mesure des grandeurs photochimiques et photobiologiques 85

Liste des sigles 87

Index 89

11

Préface

à la 8

e

édition

Nous avons le plaisir d'introduire la 8

e

édition de cette publication, communément

appelée Brochure sur le SI, qui définit et présente le Système international d'unités, le

SI. Cette brochure est publiée en version papier ; elle est aussi disponible sous forme électronique sur le site Internet du BIPM à l'adresse www.bipm.org/fr/si/si_brochure/ Depuis 1970, le Bureau international des poids et mesures, le BIPM, a déjà publié sept éditions de ce document. Son but principal est de définir et promouvoir le SI, qui est utilisé dans le monde entier comme langage préféré dans les domaines des sciences et de la technologie, depuis son adoption en 1948 par la 9 e

Conférence

générale des poids et mesures, la CGPM.

Le SI est, bien sûr, un système évolutif, qui reflète les meilleures pratiques en matière

de mesure du moment. Cette 8 e

édition contient donc un certain nombre de

changements par rapport à la précédente édition. Comme auparavant, elle donn e les définitions de toutes les unités de base, ainsi que les Résolutions et Recommandations de la Conférence générale des poids et mesures et du Comité international des poids et mesures (CIPM) concernant le Système international d'unité s. Les références officielles de ces décisions se trouvent dans les volumes successifs des Comptes rendus de la Conférence générale (CR) et des Procès-verbaux du Comité international (PV) ; un grand nombre d'entre elles ont aussi été publiées dans Metrologia. Pour simplifier l'utilisation pratique du Système international, le tex te fournit des explications à propos de ces décisions, et le premier chapitre présente une introduction générale sur l'établissement des systèmes d' unités et du SI en particulier. Les définitions et réalisations de toutes les unités sont aussi examinées dans le contexte de la relativité générale. Pour la première fois, c ette brochure comporte aussi une brève discussion des unités associées aux grandeurs biologi ques. L'annexe 1 reproduit, par ordre chronologique, toutes les décisions (Résolutions, Recommandations, déclarations) promulguées depuis 1889 par la Conférence générale et par le Comité international sur les unités de mesure et le Système international d'unités. L'annexe 2 existe uniquement sous forme électronique et est accessible à l'adresse . Elle met l'accent sur la réalisation pratique de certaines unités importantes, en accord avec les définitions données dans le texte principal. Ceci est utile aux laboratoires de métrologie pour réaliser les unités physiques et pour étalonner les étalons matériels et les instru ments de mesure de la plus haute qualité. Cette annexe sera mise à jour régulièrement pour refléter le s progrès des techniques expérimentales utilisées pour réalise r les unités. L'annexe 3 présente les unités utilisées pour la mesure des effets actiniques dans les matériaux biologiques. 13

Les termes grandeur et

unité sont définis dans le

Vocabulaire international

des termes fondamentaux et généraux de la métrologie, le VIM.

La grandeur vitesse, v,

peut être exprimée en fonction des grandeurs distance parcourue, x, et durée du parcours, t, au moyen de l'équation v = dx/dt.

Dans la plupart des

systèmes de grandeurs et d'unités, la distance x et le temps t sont considérés comme des grandeurs de base, pour lesquelles on peut choisir comme unités de base le mètre (symbole m) et la seconde (symbole s). La vitesse v est ainsi considérée comme une grandeur dérivée, dont l'unité est le mètre par seconde (symbole m/s). 1 Introduction

1.1 Grandeurs et unités

La valeur d"une grandeur est généralement exprimée sous la forme du produit d"un nombre par une unité. L"unité n"est qu"un exemple particulier de la grandeur concernée, utilisé comme référence. Le nombre est le rapport entre la valeur de la grandeur en question et l"unité. Pour une grandeur particulière, on peut utiliser de nombreuses unités différentes. Par exemple, la vitesse v d"une particule peut être exprimée sous la forme v = 25 m/s = 90 km/h, les unités mètre par seconde et kilomètre par heure étant des unités alternatives pour exprimer la même valeur de la grandeur " vitesse ». Cependant, comme il est important de disposer d"un ensemble d"unités bien définies, universellement reconnues et faciles à utiliser pour la multitude des mesures qui confortent l"assise de notre société, les unités choisies doivent être accessibles à tous, supposées constantes dans le temps et l"espace, et faciles à réaliser avec une exactitude élevée.

Pour établir un système d"unités, comme le Système international d"unités, le SI, il est

nécessaire tout d"abord d"établir un système de grandeurs et une série d"équations définissant les relations entre ces grandeurs. Ceci est nécessaire parce que les équations reliant les grandeurs entre elles déterminent celles reliant les unités entre elles, comme décrit dans la suite de ce document. Il est commode aussi de choisir les définitions d"un nombre restreint d"unités que nous appelons les unités de base, et de définir ensuite les unités des autres grandeurs comme produits de puissances desquotesdbs_dbs30.pdfusesText_36

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