[PDF] Le Système international dunités (SI brochure) 1998

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Le Système intern a t i o n a ld'unités (SI)

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The Intern a t i o n a lSystem of Units (SI)

B u reau international

des poids et mesure s

Le Système

i n t e rn a t i o n a l d ' u n i t é s ( S I )7eédition 1998

Organisation intergouvernementale

de la Convention du Mètre

ƒditŽ par le BIPM,

Pavillon de Breteuil,

France

Conception graphique:

Monika Jost et Jean-Francis ChŽriez

ImprimŽ par:Stedi,Paris

ISBN 92-822-2154-7Des traductions complètes ou partielles de cette brochure (ou de ses précédentes éditions) sont publiées en diverses langues, notamment en allemand,anglais,bulgare,c hinois,coréen, espagnol,japonais,portugais,roumain,tchèque. L'ISO et de nombreux pays ont aussi publié des guides pour l'emploi des unités SI. Note sur l'utilisation du texte anglais (voirpage 81). AÞn de mieux faire conna"tre ses travaux,le ComitŽ international des poids et mesures a dŽcidŽ de publier une version en anglais de ses rapports. Le lecteur doit cependant noter que le rapport ofÞciel est toujours celui qui est rŽdigŽ en franais. CÕest le texte franais qui fait autoritŽ si une rŽfŽrence est nŽcessaire ou sÕil y a doute sur lÕinterprŽtation.

Le BIPM et la

Convention du Mètre

Le Bureau international des poids et mesures (BIPM) a ŽtŽ crŽŽ par la Convention en 1921. du Pavillon de Breteuil (Parc de Saint-Cloud) mis ˆ sa disposition par le Gou- vernement franais ; son entretien est assurŽ ˆ frais communs par les ƒtats Le Bureau international a pour mission dÕassurer lÕuniÞcation mondiale des mesures physiques; il est chargŽ: ∑dՎtablir les Žtalons fondamentaux et les Žchelles pour la mesure des princi- pales grandeurs physiques et de conserver les prototypes internationaux; ∑dÕeffectuer la comparaison des Žtalons nationaux et internationaux; ∑dÕassurer la coordination des techniques de mesure correspondantes; ∑dÕeffectuer et de coordonner les mesures des constantes physiques fondamen- tales qui interviennent dans les activitŽs ci-dessus. Le Bureau international fonctionne sous la surveillance exclusive du ComitŽ international des poids et mesures (CIPM),placŽ lui-mme sous lÕautoritŽ de la ConfŽrence gŽnŽrale des poids et mesures (CGPM),ˆ laquelle il prŽsente son rap- port sur les travaux accomplis par le Bureau international. La ConfŽrence gŽnŽrale rassemble des dŽlŽguŽs de tous les ƒtats membres de la ∑de discuter et de provoquer les mesures nŽcessaires pour assurer la propa- ∑de sanctionner les rŽsultats des nouvelles dŽterminations mŽtrologiques fondamentales et dÕadopter les diverses rŽsolutions scientiÞques de portŽe internationale; ∑dÕadopter les dŽcisions importantes concernant lÕorganisation et le dŽveloppe- ment du Bureau international. Le ComitŽ international comprend dix-huit membres appartenant ˆ des ƒtats diffŽrents; il se rŽunit actuellement tous les ans. Le bureau de ce ComitŽ adresse

Au 31 dŽcembre 1997,

quarante-huit ƒtats sont membres de cette

Convention:Afrique du

Sud,Allemagne,

Argentine,A ustralie,

Autriche,Belgique,

BrŽsil,Bulgarie,

Cameroun,Canada,Chili,

Chine,CorŽe (RŽp. de),

CorŽe (RŽp. pop. dŽm.

de),Danemark,

Dominicaine (RŽp.),

ƒgypte,Espagne,

ƒtats-Unis,Finlande,

France,Hongrie,Inde,

IndonŽsie,Iran (RŽp.

islamique dÕ),Irlande,

Isra‘l,Italie,Ja pon,

Nouvelle-ZŽlande,

Pakistan,Pays-Bas,

Pologne,P ortugal,

Roumanie,Royaume-Uni,

Russie (FŽd. de),

Singapour,Slovaquie,

(RŽp.),Tha•lande,

Turquie,Uruguay,

Venezuela.

principale mission du ComitŽ international est dÕassurer lÕuniÞcation mondiale des unitŽs de mesure,en agissant directement,ou en soumettant des propositions

ˆ la ConfŽrence gŽnŽrale.Limitées à l'ori gine aux mesures de longueur et de masse et aux études métro l o-

giques en re l ation avec ces gra n d e u rs ,les activités du Bureau intern ational ont été

étendues aux étalons de mesure électriques (1927),p h o t o m é t riques et ra d i o m é-

t riques (1937),des rayonneme nts ionisants (1960) et aux échelles de temps (1988). Dans ce bu t ,un agrandissement des pre m i e rs lab o rat o i res construits en 1876-1878 a eu lieu en 1929; de nouveaux bât iments ont été construits en 1963-1964 pour les l ab o rat o i res de la section des rayonnements ionisants,en 1984 pour le travail sur

les lasers et en 1988 a été inauguré un bâtiment pour la bibliothèque et des bu re a u x .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 avec les Procès-verbaux des séances du Comité international. Devant lÕextension des t‰ches conގes au Bureau international en 1927,le ComitŽ international a instituŽ,sous le nom de ComitŽs consultatifs,des organes destinŽs ˆ le renseigner sur les questions quÕil soumet,pour avis,ˆ leur examen. Ces ComitŽs consultatifs,qui peuvent crŽer des groupes de travail temporaires ou permanents pour lՎtude de sujets particuliers,sont chargŽs de coordonner les travaux internationaux effectuŽs dans leurs domaines respectifs et de proposer au ComitŽ international des recommandations concernant les unitŽs. nent leurs sessions ˆ des intervalles irrŽguliers. Le prŽsident de chaque ComitŽ consultatif est dŽsignŽ par le ComitŽ international; il est gŽnŽralement membre du ComitŽ international. Les ComitŽs consultatifs ont pour membres des labora- toires de mŽtrologie et des instituts spŽcialisŽs,dont la liste est Žtablie par le membre des ComitŽs consultatifs; PV,1996,64,6). Ils comprennent aussi des membres nominativement dŽsignŽs par le ComitŽ international et un reprŽsentant du Bureau international. Ces comitŽs sont actuellement au nombre de neuf:

1.Le ComitŽ consultatif dՎlectricitŽ et magnŽtisme (CCEM),nouveau nom

donnŽ en 1997 au ComitŽ consultatif dՎlectricitŽ (CCE) crŽŽ en 1927;

2.Le ComitŽ consultatif de photomŽtrie et radiomŽtrie (CCPR),nouveau nom

donnŽ en 1971 au ComitŽ consultatif de photomŽtrie (CCP) crŽŽ en 1933 (de

1930 ˆ 1933 le CCE sÕest occupŽ des questions de photomŽtrie);

3.Le ComitŽ consultatif de thermomŽtrie (CCT),crŽŽ en 1937;

4.Le ComitŽ consultatif des longueurs (CCL),nouveau nom donnŽ en 1997 au

5.Le ComitŽ consultatif du temps et des frŽquences (CCTF),nouveau nom

donnŽ en 1997 au ComitŽ consultatif pour la dŽÞnition de la seconde (CCDS) crŽŽ en 1956;6 •Le BIPM et la Convention du Mètre

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

donnŽ en 1997 au ComitŽ consultatif pour les Žtalons de mesure des rayonne- ments ionisants (CCEMRI) crŽŽ en 1958 (en 1969,ce ComitŽ consultatif a instituŽ quatre sections:SectionI (Rayonsx et g,Žlectrons),SectionII (Mesure des radionuclŽides),SectionIII (Mesures neutroniques),SectionIV domaine dÕactivitŽ Žtant conގ ˆ la SectionII);

7.Le ComitŽ consultatif des unitŽs (CCU),crŽŽ en 1964 (ce ComitŽ consultatif

international en 1954);

8.Le ComitŽ consultatif pour la masse et les grandeurs apparentŽes (CCM),crŽŽ

en 1980; Les travaux de la ConfŽrence gŽnŽrale,du ComitŽ international et des ComitŽs consultatifs sont publiŽs par les soins du Bureau international dans les collections suivantes: ∑Comptes rendus des séances de la Conférence générale des poids et mesures (CR); ∑Procès-verbaux des séances du Comité international des poids et mesures (PV); ∑Sessions des Comités consultatifs. Le Bureau international publie aussi des monographies sur des sujets mŽtrolo- giques particuliers et,sous le titreLe Système international d'unités (SI),cette brochure remise ˆ jour pŽriodiquement qui rassemble toutes les dŽcisions et recommandations concernant les unitŽs. La collection des Travaux et mémoires du Bureau international des poids et mesures(22tomes publiŽs de 1881 ˆ 1966) a ŽtŽ arrtŽe par dŽcision du ComitŽ international,de mme que le Recueil de travaux du Bureauinternational des poids et mesures(11volumes publiŽs de 1966 ˆ 1988). Les travaux du Burea u inter n ational font lÕob jet dÕun e publ i c ation dans des journaux scientiÞques; une liste en est donnŽe chaque annŽe dans les Procès- verbaux des séances du Comité international. Depuis 1965 la revue internationale Metrologia,ŽditŽe sous les auspices du ComitŽ international des poids et mesures,publie des articles sur la mŽtrologie scientiÞque,sur lÕamŽlioration des mŽthodes de mesure,les travaux sur les Žta- lons et sur les unitŽs,ainsi que des rapports concernant les activitŽs,les dŽcisions Le Système international d'unitésTable des matières

Le BIPM et la Convention du Mètre5

Avertissement de la 7eédition 10

1Introduction 12

1.1Historique12

1.2Les deux classes dÕunitŽs SI14

1.3Les prŽÞxes SI15

1.5Les unitŽs SI dans le cadre de la relativitŽ gŽnŽrale15

1.6LŽgislation sur les unitŽs16

2Unités SI17

2.1UnitŽs SI de base17

2.1.1DŽÞnitions17

2.1.1.2UnitŽ de masse (kilogramme)18

2.1.1.3UnitŽ de temps (seconde)18

2.1.1.5UnitŽ de tempŽrature thermodynamique

(kelvin)19

2.1.1.7UnitŽ dÕintensitŽ lumineuse (candela)20

2.1.2Symboles des unitŽs de base21

2.2UnitŽs SI dŽrivŽes21

2.2.1UnitŽs exprimŽes ˆ partir des unitŽs de base 22

2.2.2UnitŽs ayant des noms spŽciaux et des symboles

particuliers; unitŽs utilisant des unitŽs ayant des noms spŽciaux et des symboles particuliers22

2.2.3UnitŽs des grandeurs sans dimension,grandeurs

de dimension un25

3Multiples et sous-multiples décimaux des unités SI26

3.1PrŽÞxes SI26

3.2Le kilogramme26

4Unités en dehors du SI27

4.1UnitŽs en usage avec le SI27

4.2Autres unitŽs en dehors du SI318

5Règles d'écriture des noms et symboles des unités SI33

5.1Principes gŽnŽraux33

5.2Symboles des unitŽs SI33

5.3Expression algŽbrique des symboles dÕunitŽs SI33

Annexe 1. Décisions de la Conférence générale et du Comité international des poids et mesures35 dÕunitŽs,SI35

1.2Le SI36

international39

2.1Longueur39

2.2Masse42

2.3Temps42

2.4Courant Žlectrique45

2.5TempŽrature thermodynamique46

2.7 IntensitŽ lumineuse49

3DŽcisions relatives aux unitŽs SI dŽrivŽes et supplŽmentaires50

3.1UnitŽs SI dŽrivŽes50

3.2 UnitŽs SI supplŽmentaires52

4DŽcisions relatives ˆ la terminologie et aux unitŽs

en usage avec le SI53

4.1PrŽÞxes SI53

4.2Symboles dÕunitŽs et nombres54

4.3Noms dÕunitŽs55

4.4UnitŽs en usage avec le SI; un exemple:le litre56

Annexe 2. Mise en pratique des définitions

des principales unités58

1Longueur58

2Masse65

3T emps66

3.1UnitŽ de temps66

3.2Comparaison dÕhorloges,Žchelles de temps67

3.3Les temps lŽgaux69

4Grandeurs Žlectriques69

5T empŽrature72

7Grandeurs photomŽtriques75

Index779

Avertissement de la 7eédition

Depuis 1970,le Bureau international des poids et mesures (BIPM) a publiŽ sept Žditions de ce document qui rassemble les textes de toutes les RŽsolutions et Recommandations de la ConfŽrence gŽnŽrale des poids et mesures (CGPM) et international dÕunitŽs. Pour consulter ces dŽcisions,il faut se rŽfŽrer aux volumes successifs des Comptes rendusde la ConfŽrence gŽnŽrale (CR) et des Procès- verbauxdu ComitŽ international (PV); les plus rŽcentes dÕentre elles Þgurent international dÕunitŽs,le texte accompagne les dŽcisions de commentaires expli- catifs et de rŽfŽrences aux normes internationales adoptŽes par lÕOrganisation internationale de normalisation (ISO). Le ComitŽ consultatif des unitŽs (CCU) du ComitŽ international a contribuŽ ˆ la rŽdaction de ce document et en a approuvŽ le texte dŽÞnitif. Cette 7 eŽdition est une rŽvision de la 6 eŽdition (1991); elle tient compte des dŽcisions de la ConfŽ- rence gŽnŽrale et du ComitŽ international prises depuis 1991. Elle mentionne aussi certaines propositions du CCU. LÕannexe1 reproduit les dŽcisions (RŽsolutions,Recommandations,DŽclara- tions) prises depuis 1889 par la ConfŽrence gŽnŽrale et le ComitŽ international LÕannexe2 dŽcrit sommairement les opŽrations par lesquelles les laboratoires de mŽtrologie peuvent effectuer les mesures physiques,en conformitŽ avec les

dŽÞnitions thŽoriques ŽnoncŽes dans le texte principal,aÞn de rŽaliser les unitŽs

physiques et de certiÞer les Žtalons de la plus haute qualitŽ mŽtrologique. Pour la tivitŽ gŽnŽrale. Sauf avis contraire,les incertitudes sont exprimŽes sous la forme dÕincertitudes-types composŽes ou dÕincertitudes-types relatives composŽes.10 Depuis plus de vingt-cinq ans,ce document sert dÕouvrage de rŽfŽrence dans de nombreux pays,organisations et unions scientiÞques. AÞn dÕen rendre la consul- tation facilement accessible ˆ un nombre plus grand de lecteurs,le ComitŽ inter- national a dŽcidŽ,en 1985,dÕadjoindre ˆ la 5eŽdition une traduction en langue anglaise; cette 7 en langue anglaise,le Bureau international sÕest efforcŽ de publier la traduction Laboratory (Teddington,Royaume-Uni) et le National Institute of Standards and Technology (Gaithersburg,ƒtats-Unis),qui sÕappelait alors le National Bureau of

Standards. Les textes franais et anglais de la prŽsente Ždition ont ŽtŽ prŽparŽs par

le Bureau international en Žtroite collaboration avec le CCU. En 1997,le ComitŽ international a dŽcidŽ dÕutiliser le point comme sŽparateur dŽcimal dans le texte anglais; il sÕagit ici dÕune traduction de la virgule,qui est le sŽparateur dŽcimal en franais,et cela nÕimplique pas dÕutiliser le point comme sŽparateur dŽcimal dans les autres langues. Il faut mentionner les petites variantes dÕorthographe que lÕon rencontre dans les pays de langue anglaise (par exemple:Ç metreÈ et

ÇmeterÈ,ÇlitreÈ et ÇliterÈ). Ë ce sujet,le texte anglais suit ici lÕusage recom-

mandŽ par la norme ISO 31 (1992),Grandeurs et unités. Le lecteur doit cepen- dant noter que le texte ofÞciel est toujours celui qui est rŽdigŽ en franais. CÕest

le texte franais qui fait autoritŽ si une rŽfŽrence est nŽcessaire ou sÕil y a un doute

sur lÕinterprŽtation.

Novembre 1997

T. J. Q

U I N NI. M. MI L L SDirecteur du BIPMPrésident du CCUAvertissement de la 7 eédition •11

Les dŽcisions de la

ConfŽrence gŽnŽrale

Þgurent dans les

Comptes rendus des

séances de la

Conférence générale

des poids et mesures (mentionnŽs sous la forme CR).1 Introduction

1.1 Historique

La 9eCGPM (1948,RŽsolution 6; CR,64),chargea le ComitŽ international : mesure; ∑dÕouvrir ˆ cet effet une enqute ofÞcielle sur lÕopinion des milieux scienti- Þques,techniques et pŽdagogiques de tous les pays; ∑de faire des recommandations sur lՎtablissement dÕun système pratique d'unités de mesure,susceptible dՐtre adoptŽ par tous les pays signataires de Cette mme ConfŽrence gŽnŽrale adopta aussi la RŽsolution 7 (CR,70) qui Þxait des principes gŽnŽraux pour lՎcriture des symboles dÕunitŽs et donna une liste dÕunitŽs ayant un nom spŽcial. La 10 eCGPM (1954,RŽsolution 6; CR,80) et la 14eCGPM (1971,RŽsolu- masse,temps,intensitŽ de courant Žlectrique,tempŽrature thermodynamique, La 11 eCGPM (1960,RŽsolution 12; CR,87) adopta le nom Système internatio- supplŽmentaires,et dÕautres indications,Žtablissant ainsi une rŽglementation dÕensemble pour les unitŽs de mesure.A u cours des rŽunions qui suivirent,la besoins des utilisateurs. Nous pouvons rŽsumer ainsi les principales Žtapes historiques qui ont conduit ˆ ces dŽcisions importantes de la ConfŽrence gŽnŽrale: aise et le dŽp™t qui en a rŽsultŽ,le 22 juin 1799,de deux Žtalons en platine international dÕunitŽs actuel.12 rent dÕunitŽs pour les sciences physiques. Gauss fut le premier ˆ faire des respectivement,les grandeurs longueur,masse et temps. Par la suite,Gauss et dans les domaines de lՎlectricitŽ et du magnŽtisme au sein de la British Association for the Advancement of Science (BAAS) dans les annŽes 1860. baseet dÕunitŽs dérivées. En 1874 la BAAS introduisit le système CGS,un au mŽga pour exprimer les sous-multiples et multiples dŽcimaux. CÕest en sique,en tant que science expŽrimentale,observŽs par la suite. ∑Les unitŽs CGS cohŽrentes choisies pour les domaines de lՎlectricitŽ et national dՎlectricitŽ,qui prŽcŽda la Commission Žlectrotechnique internatio- cohŽrent dÕunités pratiques. Parmi celles-ci Þguraient lÕohm pour la rŽsistance

Žlectrique.

national se consacra ˆ la construction de nouveaux prototypes,choisissant le kilogramme.Avec la seconde des astronomes comme unitŽ de temps,ces uni- ∑En 1901,Giorgi montra quÕil Žtait possible dÕassocier les unitŽs mŽcaniques magnŽtisme. La proposition de Giorgi ouvrit la voie ˆ dÕautres extensions. dit les attributions et les responsabilitŽs du Bureau international ˆ dÕautres domaines de la physique,et la crŽation du CCE par la 7 eCGPM qui en a rŽsultŽ en 1927,la proposition de Giorgi fut discutŽe en dŽtail par la CEI,lÕUIPPA et dÕautres organisations internationales. Ces discussions conduisirent le CCE ˆ tion qui fut approuvŽe par le ComitŽ international en 1946.Introduction •13 ∑Ë la suite dÕune enqute internationale effectuŽe par le Bureau international ˆ partir de 1948,la 10eCGPM,en 1954,approuva lÕintroduction de lÕampère, du kelvinet de la candela comme unitŽs de base,r espectivement pour lÕinten- sitŽ de courant Žlectrique,la tempŽrature thermodynamique et lÕintensitŽ lumineuse. La 11 eCGPM donna le nom Système international d'unités (SI) ˆ eCGPM,en 1971,la mole fut ajoutŽe au SI nombre dÕunitŽs de base du SI tel que nous le connaissons aujourdÕhui.

1.2 Les deux classes d'unités SI

On distingue deux classes dÕunitŽs SI:

∑les unitŽs de base; ∑lesunitŽs dérivées. Du point de vue scientiÞque,la division des unitŽs SI en ces deux classes est arbi- traire car elle nÕest pas imposŽe par la physique. NŽanmoins,la ConfŽrence gŽnŽ- mondial dÕunitŽs,unique et pratique,pour les relations internationales,lÕensei- nal sur un choix de sept unitŽs bien dŽÞnies que lÕon convient de considŽrer sont appelŽes unités de base. briques qui lient les grandeurs correspondantes. Les noms et les symboles de ces unitŽs sont exprimŽs ˆ lÕaide des noms et symboles des unitŽs de base. Certains dÕentre eux peuvent tre remplacŽs par des noms et des symboles spŽciaux qui peuvent tre utilisŽs pour exprimer les noms et symboles dÕautres unitŽs dŽrivŽes (voir 2.2,p. 21). Les unitŽs SI de ces deux classes forment un ensemble cohérentdÕunitŽs,au sens autre que le facteur 1. Suivant la Recommandation 1 (1969; PV,37,30-31 et Metrologia,1970,6,66) du ComitŽ international,les unitŽs de cet ensemble cohŽrent dÕunitŽs sont dŽsignŽes sous le nom dÕunités SI. Il est important de souligner que chaque grandeur physique nÕa quÕune seule unitŽ SI,mme si cette unitŽ peut tre exprimŽe sous diffŽrentes formes. LÕinverse,tou- tefois,nÕest pas vrai; une mme unitŽ SI peut dans certains cas tre employŽe pour exprimer les valeurs de grandeurs diffŽrentes (voirp.24).14 •Introduction La 11 eCGPM (1960,

RŽsolution 12 ; CR,87)

avait admis une classe sŽparŽe dÕunitŽs SI, dŽnommŽe unitŽs supplŽmentaires,qui contenait le radian et le stŽradian,unitŽs dÕangle plan et dÕangle solide. La 20 eCGPM (1995,quotesdbs_dbs12.pdfusesText_18

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