Systèmes d'unités: caractéristiques et classification

Un système d'unités est un ensemble d'unités de mesure et de règles reliant ces unités les unes aux autres. En ce sens, les systèmes d’unités sont compris comme des ensembles d’unités de mesure normalisées et uniformes.

Historiquement, les systèmes d'unités ont joué un rôle fondamental dans la science et le commerce, car ils ont permis de réguler et d'unifier de multiples concepts.

Aujourd'hui, les systèmes d'unités ont été divisés en deux grands groupes: le système métrique et le système impérial.

Cependant, il est possible de trouver d'autres systèmes d'unités dans le monde, tels que les systèmes naturel, technique, décimal, cegesimal et anglo-saxon.

Cependant, la plupart de ces systèmes unitaires ont tendance à dériver des mêmes unités de mesure, celles données par les systèmes métriques ou impériaux.

Les systèmes d'unités sont également liés à d'autres concepts importants tels que la magnitude. Cela fait référence à la valeur numérique donnée à tout ce qui est mesuré.

En ce sens, les systèmes d'unités peuvent mesurer des amplitudes de force, masse, temps, surface, vitesse, volume, longueur, entre autres.

On peut dire qu'un système d'unités vise à mesurer les différentes magnitudes existantes, en utilisant le même modèle, les mêmes règles et le même groupe d'unités.

Classification des systèmes unitaires

Les systèmes d'unités ont été conçus pour la première fois en France à la fin du 18ème siècle. Ils naissent grâce à la nécessité de pouvoir compter et mesurer les choses en utilisant les mêmes modèles ou conditions.

Celles-ci ont toutefois énormément évolué avec le temps, à mesure que les besoins de l'homme évoluaient (amusement, 2016).

Le premier système mis en œuvre était la métrique. Cependant, nous avons aujourd'hui d'autres exemples de systèmes d'unités, comme vous pouvez le voir ci-dessous:

Système métrique décimal

Historiquement, il s'agissait du premier système d'unités proposé pour unifier la manière dont les éléments étaient mesurés et comptabilisés.

Ses unités de base sont le mètre et le kilogramme, et les multiples des unités du même type doivent toujours augmenter dans une échelle décimale, c'est-à-dire dix sur dix.

Ce système a été initialement conçu en France, puis adopté par tous les pays européens, à l'exception du Royaume-Uni, qui a décidé de s'en tenir à son système d'unités appelé système impérial.

Ce système a évolué au fil du temps, s’étant développé et restructuré pour devenir le système international que nous connaissons tous aujourd’hui (Alfaro).

Système impérial

Le système impérial ou système de mesures anglo-saxon est un système composé d'unités non métriques actuellement utilisé principalement aux États-Unis.

Bien qu’il s’agisse d’un système conçu au Royaume-Uni, il présente aujourd’hui certaines différences avec l’ancien système utilisé au Royaume-Uni.

Pour cette raison, aux États-Unis, on l’appelle le système anglo-saxon et au Royaume-Uni, le système impérial.

Les unités de mesure dans les deux pays reçoivent les mêmes noms, toutefois, leurs équivalents numériques ont tendance à différer en magnitude (besoin, 2017).

Les unités de mesure utilisées sont le pied, le pouce, le mille, la cour, la ligue, la chaîne, le furlong et le jubé.

Système naturel

Les unités naturelles ou unités de Planck étaient un système proposé par Max Planck à la fin du 19ème siècle afin de simplifier la façon dont les équations physiques sont écrites.

En ce sens, il envisage la mesure de grandeurs fondamentales (longueur, masse, temps, température et charge électrique).

Il est utile car il permet de comparer les grandeurs de manière plus simple et d’éliminer les constantes de proportionnalité des équations, ce qui permet d’en interpréter les résultats indépendamment desdites constantes.

Ces unités sont communément appelées «unités divines», car elles éliminent l'arbitraire typique des autres systèmes d'unités proposés antérieurement par l'homme (Britten, 2017).

Système cegesimal

Le système cegesimal ou CGS est basé sur des unités de centimètre, gramme et seconde. De ces trois unités, son nom est dérivé.

C'est le mathématicien et physicien allemand Johann Carl Friedrich Gauss qui l'avait proposé pour la première fois au XIXe siècle pour unifier les unités utilisées dans divers domaines techniques et scientifiques.

De nombreuses formules physiques sont plus faciles à exprimer grâce à l’utilisation du système cegesimal. En ce sens, l’objectif de Gauss a été pleinement atteint et l’extension de certains termes techniques et physiques est devenue possible dans d’autres domaines de la connaissance.

Au fil du temps, ce système dérivé du système métrique a également été adopté par la British Advanced Science Association (BAAS pour son acronyme en anglais et BA aujourd'hui).

Système international d'unités

Le système international d'unités ou SI est le système d'unités le plus populaire dans le monde aujourd'hui. Il a été adopté à titre prioritaire et uniquement par tous les pays du monde, à l'exception des États-Unis, de la Birmanie et du Libéria.

Il est dérivé de l'ancien système métrique décimal, pour cette raison, il est également appelé système métrique.

Depuis 1960, et grâce à la XIe Conférence générale des poids et mesures, six unités de base ont été établies pour régir le système métrique: seconde (s), mètre (m), ampère (A), kilogramme (kg) ), candela (cd) et kelvin (K). Au fil du temps, l’unité molaire a également été ajoutée pour mesurer les composés chimiques.

C'est un système d'unités basé sur des phénomènes physiques fondamentaux. Ses unités constituent une référence internationale qui sert de base au développement d’outils et d’instruments de mesure.

Ces instruments sont constamment calibrés et comparés pour être totalement unifiés (Britannica, 2017).

De cette manière, le système international a permis une équivalence globale entre les éléments mesurés, en utilisant des instruments similaires partageant les mêmes unités.

C’est ainsi que, quels que soient la distance ou l’endroit où les grandeurs de référence sont prises, elles seront identiques dans n’importe quelle partie du monde. Grâce à cela, entre 2006 et 2009, le système international a été unifié selon les normes ISO.