Système métrique

Étalon historique du kilogramme

Reprise et mise à jour d’un ancien article de 2016

Le système métrique ressemble à la prose de Monsieur Jourdain : vous l’utilisez sans y prêter attention.
Quand vous achetez un kilo de carottes, trente litres d’essence, ou deux mètres de toile cirée, vous faites référence au système métrique, sans vous en rendre compte. Si vous habitiez aux U.S.A, vous achèteriez plutôt 2 livres et 3 onces de carottes, 7 gallons US d’essence et 7 pintes de carburant, et 6 pieds et 7 pouces de toile cirée, mais les Ricains représentent l’ultime poche d’archaïsme qui finira bien par capituler, et sans conditions.

Le système métrique constitue un des rares apports positifs de la Révolution Française à l’avancement de la Science, sans violence, et il n’est jamais cité à ce titre. Les Français ne savent pas se vendre à l’export, mais c’est une vieille constante d’un vieux pays. Si le système métrique s’est imposé dans pratiquement tous les pays du globe en 2016, c’est bien la preuve qu’il apportait des améliorations pratiques par rapport aux anciens systèmes de mesure. Si tel n’avait pas été le cas, il aurait fini dans les oubliettes de l’histoire, comme le système de notation musicale de Jean-Jacques Rousseau, ce vilain et ignoble natif de Genève. Le système métrique peut aussi être vu comme une des très rares réussites de la centralisation en France, avec l’ordonnance de Villers-Cotterêts de François Ier (1539), la carte de Cassini (1748 – 1756) et la normalisation de l’artillerie par Gribeauval en 1765, sous l’Ancien Régime.

Il convient donc de faire une petite description du système métrique, aussi instructive qu’amusante, pour enrichir le Gai Savoir de Rabelais, synthèse de l’utile et de l’agréable.

Grandeurs fondamentales et grandeurs dérivées.

Le système métrique, rebaptisé Système International par la communauté scientifique, abrégé en SI, comporte sept grandeurs fondamentales, six étant des grandeurs extensives ou quantitatives, et une seule grandeur étant intensive ou qualitative, la température.

Les unités de ces sept grandeurs fondamentales sont :

  1. La Masse unité : le kilogramme ou kg
  2. Le Temps unité : la seconde ou s
  3. La Longueur unité : le mètre ou m
  4. L’Intensité électrique unité : l’ampère ou A
  5. La Quantité de matière unité : la mole ou mol
  6. L’Intensité lumineuse unité : la candela ou cd
  7. La Température unité : le kelvin ou K

Une grandeur fondamentale possède des multiples et des sous-multiples en base 10 : kilo, méga, pour les multiples, milli ou micro pour les sous-multiples. Par exemple : microampère, millikelvin ou kilomètre ou mégatonne.
Par exception, et pour des raisons historiques remontant aux astronomes de Babylone, la grandeur Temps n’utilise pas la base 10, mais la base 60 : une minute compte 60 secondes, et une heure compte 60 minutes.
En fait, avec la découverte de la Relativité, le temps et la longueur sont une seule et même grandeur, dès que la vitesse de la lumière dans le vide a été fixée une fois pour toutes à la valeur de 299 792 458 m/s. La mesure d’un temps par une horloge atomique étant plus précise qu’une mesure de longueur, le mètre sera défini plus précisément par un temps de propagation de la lumière. Si les Trois Mousquetaires étaient quatre, comme chacun sait, et si la bande des quatre (gang of four) comptait cinq membres avec la femme du Grand Timonier Mao, les sept grandeurs fondamentales ne sont donc que six.

Une grandeur fondamentale nécessite un étalon, qui doit posséder les caractéristiques suivantes : stabilité dans le temps, indépendance de l’environnement, meilleure précision techniquement possible.
Les étalons des grandeurs fondamentales sont définis par des phénomènes physiques invariables et des constantes physiques comme les constantes de Planck et de Boltzmann et le nombre d’Avogadro, nombre sans dimension. Jusqu’en mai 2019, la masse était l’exception notable, qui avait pour seul étalon primaire un échantillon de matière entreposé au pavillon de Breteuil à Sèvres (Hauts de Seine).
En conséquence, tous les laboratoires de la planète disposaient d’un étalon fiable de chaque grandeur fondamentale, sauf pour la masse, pour laquelle il n’existait que des copies, plus ou moins fidèles. La définition du kilogramme a changé en 2019, et la nécessité d’un étalon matériel a disparu, par un tour de passe-passe bien connu des physiciens, qui ont transformé des constantes physiques, de précision limitée, en constantes mathématiques, de précision illimitée.

Une constatation notable : TOUTES les autres grandeurs physiques découlent de ces sept grandeurs fondamentales.
Par exemple, la tension électrique, exprimée en Volt, a pour dimensions : kg * m2 * 1/A * 1/s3.
En hommage à Blaise Pascal, le fondateur de l’hydrostatique, la pression, s’exprime en …. Pascal, of course, une unité qui a pour dimensions : kg * 1/m * 1/s2. Avec cette unité, la pression atmosphérique normalisée à l’altitude de la mer a pour valeur : 1 013 hectoPascal ou hPa.
L’entropie d’un système, ou mesure de son désordre, s’exprime en Joule/Kelvin, c’est à dire le rapport d’une énergie sur une température, et a pour dimensions : kg * m2 * 1/s2 * 1/K

Les Ricains n’utilisent pas le système métrique, ce qui leur pose des problèmes, notamment dans le domaine de la visserie et des satellites.
Pour la visserie, ils utilisent des boulons et des écrous qui ont des dimensions en fractions du pouce, et donc incompatibles avec des clés métriques, ce qui est extrêmement pénible pour les mécaniciens français, amateurs ou professionnels.
Dans le domaine des satellites, ils utilisent des altitudes en pieds, et perdent bêtement des engins comme le MARS CLIMATE ORBITER le 23 septembre 1999, parce que les ingénieurs se sont emmêlés les pinceaux entre les différents systèmes d’unités. Ce n’était pas bien grave, car il n’advint que des pertes matérielles, et la reconstruction d’un nouveau satellite relance l’économie.

Décollage d'Ariane 5 -VA 233
Décollage d’Ariane 5 -VA 233

Dans la vie de tous les jours, vous rencontrerez néanmoins des unités antérieures au système métrique, comme le demi pression, la livre et le carat, ce qui ne soulève aucune difficulté pratique.
Ainsi, au Café du Commerce, ou au Café des Négociants (son annexe aixoise), quand vous commanderez un demi de bière, le patron vous servira 25 centilitres de ce délicieux breuvage fermenté, ce qui correspond, plus ou moins à la moitié d’une chopine, moitié d’une vieille pinte.
Quant à la crémière, qui vous donnera du beurre contre l’argent du beurre, avec son fameux sourire, elle sait parfaitement qu’une livre correspond à 500 grammes.
Et votre petite fiancée cherchera TOUJOURS à savoir le nombre de carats du diamant (1 carat de diamant valant 200 mg) que vous lui avez offert en gage d’amour, pour pouvoir comparer son cadeau avec ceux de ses copines, et les faire enrager, si vous avez joué au grand Seigneur. Si vous refusez de dévoiler le précieux nombre, malheur à vous !
Vous subirez alors les invectives grotesques et risibles du chœur des fausses vierges faussement effarouchées, qui glisseront sur votre pelage de Loup des Steppes, comme gouttes de pluie sur les plumes d’un canard.

Le pavillon de Breteuil
Le pavillon de Breteuil

Pour aller plus loin, visitez le site Internet du Bureau International des Poids et Mesures ou BIPM. En plus, c’est écrit en excellent Français :
https://www.bipm.org/fr/measurement-units/

A propos Le Rabouilleur

Les affaires et les sciences : telles sont mes deux occupations. Devise : nous n'irons pas à Canossa ! ni à Chicago !
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8 commentaires pour Système métrique

  1. Turdus dit :

    Un excellent petit manuel à avoir chez soi: le « Dictionnaire des unités de mesure », de Sylvie Lamy, editions ellipse. https://livre.fnac.com/a1541913/Sylvie-Lamy-Dictionnaire-des-unites-de-mesure
    Une unité restera cependant assez floue pour moi, le « inhour » que je n’ai pas réussi à définir clairement..

  2. Jean-Marc dit :

    Bonsoir.
    Vous avez inversé les unités intensives et extensives. Si vous ajoutez deux milieux à la même température, la température de l’ensemble ne bouge pas. c’est pour cela qu’on dit que la température est une grandeur intensive. On dit qu’une grandeur (plutôt qu’une unité) est intensive ou extensive .
    A noter que l’intensité électrique est une grandeur extensive.
    Merci pour votre blog.

  3. Turdus dit :

    La révolution vient surtout de la redéfinition du Kg, la balance de Kibble ça me rappelle mes débuts quand on travaillait encore un peu sur de vraies expériences en seconde, avec la balance de Cotton. Combien ils m’en ont grillé des fusibles ces petits cons, j’ai ruiné l’éducation nationale.

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