Comprendre les unités du système international : liste des unités de base et unités dérivées
Voici un article à l’ambition très modeste : vous expliquer l’origine des unités du système international et vous aider à comprendre son utilité.
Tout au long de votre lecture, gardez en tête que mon adresse e-mail est publique, et que vous pouvez m’écrire à tout moment. La voici : julien@construire-sa-moto-electrique.org. Vous pouvez aussi me contacter directement sur LinkedIn.
Les unités du système international facilitent les calculs pour concevoir une moto électrique, mais sont surtout essentielles à tout ingénieur.
La barrière de la langue, un problème éternel
Vous êtes-vous déjà retrouvés seuls au milieu de la foule dense de Tokyo ?
Moi non plus, mais faisons comme si.
Les indications dans le métro sont en kanjis, en hiraganas et autres katakanas.
Nous sommes parfaitement incapables de nous situer sur une carte, tellement sa densité en symboles inconnus est grande.
D’aucuns diraient « c’est du chinois pour moi ça ». Malgré l’approximation géographique, ils ont à peu près raison.
Nous sommes pris de panique, la gorge serrée et les mains moites.
Au hasard, nous interrompons les japonais qui passent par là.
Rares sont ceux qui parlent anglais, mais la communication est rendue d’autant plus impossible par notre perte totale de maitrise de notre cerveau. Nous leur parlons en français, croyant parler anglais et finissons par nous agacer de leurs mines perplexes.
Excusez me, I want to aller en centre-ville, là où there are the grands immeubles and the passages piétons qui traversent the streets en diagonales… Laissez tomber, je vais demander à quelqu’un d’autre, arigatoooooo !
Et nous nous maudissons de ne pas avoir appris quelques mots en japonais.
C’est vrai, il nous aurait suffi d’apprendre trois ou quatre expressions pour retrouver notre chemin et demander la direction du meilleur boulanger de la ville.
À qui la faute ?
Les japonais parlent une langue insulaire, très éloignée de la nôtre. Il est assez difficile de leur en vouloir de ne pas parler anglais, nous français parlons très mal la langue du pays du rugby.
Le problème de la langue est un problème éternel.
Le Bible elle-même y va de son explication, pour raconter l’émergence de cette mosaïque infinie de langues différentes.
Certains rêvent d’une langue universelle, et chacun y va de son pronostic pour prédire la langue qui sera la plus parlée dans un siècle. L’espéranto ? L’anglais ? Le français ? Le lituanien ?
Ne cherchez pas plus, j’ai la réponse.
Dans cent ans comme dans mille ans, une langue universelle subsistera : celle, internationale, des scientifiques.
J’ai évidemment nommé : le système international des unités.
Le système international des unités, la langue universelle des scientifiques
Comment être surpris que les scientifiques aient résolu avec une telle facilité le problème de l’infinité des langues ?
Nous, scientifiques, parlons couramment deux langues : celle des formules mathématiques, et celle des moldus.
Et en dépit des luttes intestines entre moldus qui n’arrivent toujours pas à se comprendre, nous avons décidé que la langue des formules mathématiques serait universelle.
Ainsi, nous utilisons tous les mêmes chiffres, les mêmes lettres, les mêmes couples signifié/signifiant, et les mêmes unités.
Tous ? Non ! Car un village d’irréductibles scientifiques résiste encore et toujours au bon sens.
En effet, les Etats-Unis (encore eux), le Libéria et la Birmanie (ah bon ?) persistent à ne pas vouloir parler la même langue.
Bien à eux, à leurs risques et périls. Qu’ils gardent leurs pounds et leurs miles, nous nous en sortons très bien sans eux.
Le principe du système international des unités est très simple : utilisons les mêmes unités de base, pour permettre une porosité dans les connaissances scientifiques entre pays.
Car le nerf de la guerre est ici. Pour comprendre le monde qui nous entoure, il est préférable de travailler tous ensemble.
Ainsi, nous avons établi qu’avec 7 unités de base, nous pouvons mesurer tout ce qui nous entoure, en combinant les unités si nécessaire.
Sans plus attendre, énumérons-les.
Les unités de base du système international
Longueur
Les longueurs sont données en mètres (m), et sont généralement appelées avec les lettres d, x, l (l’inventivité sur les noms est autorisée, mais risque de réduire la compréhension).
Masse
Les masses sont données en kilogrammes (kg), et sont symbolisées par la lettre m.
Temps
L’unité de temps est la seconde (s). Le temps est désigné par la lettre t.
Intensité de courant électrique
L’ampère (A) est l’unité du courant électrique. C’est une mesure d’intensité, affectée par les lettres I ou i.
Température
La température est mesurée par le kelvin (K).
Le kelvin est obtenu en se calquant sur le degré Celsius, mais en faisant correspondre le 0 à la température la plus basse qui puisse exister. On l’appelle le zéro absolu. Cette température est égale à -273,15 °C. La lettre T est affectée à la température.
Quantité de matière
La quantité de matière est mesurée par la mole (mol). C’est simplement une manière de compter les éléments (molécules, atomes, ions, voitures) présent dans un environnement. Elle est décrite par la lettre n.
Intensité lumineuse
Enfin, l’intensité lumineuse a pour unité le candela (cd). Elle est symbolisée par la lettre Iv.
Les unités dérivées
Mais vous l’aurez noté, nous n’utilisons pas seulement les unités de base du système international dans la vie de tous les jours.
En revanche, nous utilisons une myriade d’unités dérivées des unités de base. L’idée est que chaque unité dérivée est obtenue à partir des unités de base du système international.
Voici une liste plus ou moins exhaustive des unités dont nous aurons besoin pour construire une moto électrique.
Elles sont classées par domaine et par ordre alphabétique. Il y en a beaucoup. Vraiment beaucoup.
On s’amuse hein ?
Mécanique
| Nom | Unité | Traduction |
| Accélération angulaire | rad/s² | radian par seconde au carré |
| Accélération | m/s² | mètre par seconde au carré |
| Angle plan | rad | radian, unité sans unité, oui je sais, c’est bizarre |
| Angle solide | sr | stéradian, idem, unité sans unité |
| Contrainte | Pa | pascal, équivalent au N/m² ou J/m3 |
| Couple | N.m | newton mètre |
| Densité surfacique de puissance | W/m² | watt par mètre carré |
| Densité de puissance volumique | W/m3 | watt par mètre cube |
| Énergie | J | joule, équivalent N.m |
| Force | N | newton, équivalent kg.m/s² |
| Impédance mécanique | kg/s | kilogramme par seconde |
| Masse linéique | kg/m | kilogramme par mètre |
| Masse surfacique | kg/m² | kilogramme par mètre carré |
| Masse volumique | kg/m3 | kilogramme par mètre cube |
| Moment cinétique | kg/m²/s | kilogramme par mètre carré par seconde |
| Moment d’inertie | kg/m² | kilogramme par mètre carré |
| Moment d’une force | N.m | newton mètre |
| Moment quadratique | m4 | mètre exposant 4 |
| Moment statique | m3 | mètre cube |
| Pression | Pa | pascal, équivalent N/m² ou J/m3 |
| Puissance | W | watt, équivalent J/s |
| Quantité de mouvement | kg.m/s | kilogramme mètre par seconde |
| Raideur | N/m | newton par mètre |
| Travail d’une force | J | joule, équivalent N.m |
| Vitesse angulaire | rad/s | radian par seconde |
| Vitesse de déformation | s-1 | seconde exposant moins 1 |
| Vitesse | m/s | mètre par seconde |
| Volume massique | m3/kg | mètre cube par kilogramme |
Thermique/thermodynamique
| Nom | Unité | Traduction |
| Capacité thermique | J/K | joule par kelvin |
| Capacité thermique massique | J/kg/K | joule par kilogramme par kelvin |
| Capacité thermique molaire | J/mol/K | joule par mole par kelvin |
| Capacité thermique volumique | J/m3/K | joule par mètre cube par kelvin |
| Chaleur | J | joule, équivalent N.m |
| Coefficient de transfert thermique global | W/m²/K | watt par mètre carré par kelvin |
| Conductance thermique | W/K | watt par kelvin |
| Conductivité thermique | W/m/K | watt par mètre par kelvin |
| Densité de flux thermique | W/m² | watt par mètre carré |
| Diffusivité thermique | m²/s | mètre carré par seconde |
| Enthalpie | J | joule, équivalent N.m |
| Entropie | J/K | joule par kelvin |
| Flux thermique | kg.m²/s3 | kilogramme mètre carré par seconde au cube |
| Résistance thermique | K/W | kelvin par watt |
| Résistance thermique surfacique | m².K/W | mètre carré kelvin par watt |
Fluidique
| Nom | Unité | Traduction |
| Concentration massique | kg/m3 | kilogramme par mètre cube |
| Conductivité hydraulique | m/s | mètre par seconde |
| Débit massique | kg/s | kilogramme par seconde |
| Débit volumique | m3/s | mètre cube par seconde |
| Taux de cisaillement | s-1 | seconde exposant moins 1 |
| Tension superficielle | N/m | newton par mètre |
| Viscosité cinématique | m²/s | mètre carré par seconde |
| Viscosité dynamique | Pa.s | pascal seconde |
Electrique/magnétique
| Nom | Unité | Traduction |
| Action | J.s | joule seconde |
| Admittance | S | siemens, équivalent à du A/V |
| Aimantation | A/m | ampère par mètre |
| Capacité électrique | F | farad, équivalent C/V |
| Champ électrique | V/m | volt par mètre |
| Champ magnétique | T | tesla, équivalent kg/s²/A |
| Charge électrique | C | coulomb, équivalent A.s |
| Conductance électrique | S | siemens, équivalent A/V ou \Omega^{-1} |
| Conductivité électrique | S/m | siemens par mètre |
| Densité de charge | C/m3 | coulomb par mètre cube |
| Densité de courant | A/m² | ampère par mètre carré |
| Densité de flux | W/m²/Hz | watt par mètre carré par hertz |
| Flux d’induction magnétique | Wb | weber, équivalent V.s |
| Flux électrique | V.m | volt mètre |
| Flux énergétique | W | watt |
| Force électromotrice | V | volt, équivalent J/C ou J/s/A |
| Fréquence | Hz | hertz, équivalent s-1 |
| Inductance électrique | H | henry, équivalent V.s/A |
| Induction magnétique | T | tesla (pas la voiture), équivalent V.s/m² (pas la voiture non plus) |
| Intensité énergétique | W/sr | watt par stéradian |
| Moment magnétique | A.m² | ampère mètre carré |
| Perméabilité magnétique | H/m | henry par mètre |
| Permittivité | F/m | farad par mètre |
| Puissance apparente | V.A | volt ampère ou W (watt) |
| Résistance électrique | \Omega | ohm, équivalent V/A |
| Tension | V | volt, équivalent J/C ou J/s/A |
Acoustique
| Nom | Unité | Traduction |
| Intensité acoustique | W/m² | watt par mètre carré |
Chimique
| Nom | Unité | Traduction |
| Activité catalytique | katal | kat, équivalent à du mol/s |
| Concentration molaire | mol/m3 | mole par mètre cube |
| Volume molaire | m3/mol | mètre cube par mole |
Optique
| Nom | Unité | Traduction |
| Chemin optique | m | mètre |
| Coefficient d’absorption | m-1 | mètre exposant moins 1 |
| Eclairement énergétique | W/m² | watt par mètre carré |
| Eclairement lumineux | lx | lux, équivalent cd.sr/m |
| Flux lumineux | lm | lumen, équivalent cd.sr |
| Indice de réfraction | pas d’unité (ça m’en fait une belle) | |
| Intensité lumineuse | cd | candela |
| Luminance | cd/m² | candela par mètre carré |
| Nombre d’onde | rad/m | radian par mètre |
| Quantité de lumière | lm/s | lumen par seconde |
À quoi toutes ces unités vont-elles nous servir ?
Si vous êtes arrivés tout en bas, ici, je tiens déjà à vous féliciter. Vous en savez plus que 99% de la population terrestre sur toutes les unités.
Et vous êtes maintenant capables de toutes les réciter par cœur, ce qui est un très bel exploit, reconnaissons-le. Ça vous servira très probablement lors de votre prochain voyage au Japon, vous saurez au moins dire quelques trucs que les locaux comprendront.
Mais ce qui m’intéresse, c’est un tout autre voyage : celui vers la fabrication de notre moto électrique.
Voyage pour lequel nous aurons besoin de la plupart (toutes) les unités présentées ci-dessus. Voyage d’ailleurs auquel vous pouvez prendre part – si vous le souhaitez.
Alors, je vous laisse continuer la découverte de ce site.
Prenez le temps de vous balader à travers les pages, de découvrir nos avancées, et pourquoi pas, de donner votre avis.
On se reparle bientôt.
Sayonara !
Mon adresse e-mail est publique, et vous pouvez m’écrire à tout moment. La voici : julien@construire-sa-moto-electrique.org. Vous pouvez également me contacter sur LinkedIn.