Physique
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Grandeur type : étalon de mesure

Un étalon de mesure est une grandeur de référence qui sert à définir ou à matérialiser l'unité de mesure. Celui-ci doit être précis, exact, reproductible et universel.

Les unités fondamentales doivent être matérialisées par des étalons fondamentaux. La réalisation et l'amélioration des étalons de mesure, en France, sont à la charge de laboratoires désignés par le Bureau National de Métrologie. Ces laboratoires de mesure couvrent l'ensemble des unités de temps, de fréquence, mécaniques, électriques, magnétiques, de température, de radiométrie, de quantité de matière et de rayonnements ionisants.

Nous trouvons, par exemple, dans le domaine de la mécanique les unités de base et unités dérivées suivantes : le mètre , le kilogramme , le newton , le pascal , le joule , le watt , etc. ...

Parmi ces unités, seul le kilogramme est représenté matériellement par un étalon unique. Ce prototype, réalisé en 1889 et conservé au Bureau International des Poids et Mesures à Sèvres, est un cylindre de de diamètre et de hauteur en platine iridié à . Des copies de ce prototype dispersées dans différents pays servent d'étalons de masse.

Les mesures de masse peuvent être faites avec une précision de .

Définition

le kilogramme est la masse du prototype déposé au Bureau International des Poids et Mesures.

La représentation matérielle d'un mètre étalon n'existe pas. Néanmoins pour des besoins industriels, la matérialisation d'étalons de longueur est réalisée. Depuis 1960, la mesure d'une longueur donnée nécessite une comparaison avec la longueur d'onde d'une radiation électromagnétique de fréquence  connue et conduit à la définition :

Le mètre est la longueur égale à longueurs d'onde dans le vide de la radiation correspondant à la transition entre les niveaux et de l'atome de krypton .

La très grande précision , de l'unité du temps amène à redéfinir en 1983 le mètre à partir de la vitesse de la lumière dans le vide par cette nouvelle définition :

Définition

Le mètre est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de de seconde.

Nous trouvons pour le newton, unité de force une machine de force de référence servant à étalonner des dynamomètres, sur une gamme de quelques newtons à N avec une précision de et pour l'unité de pression, le pascal, un manomètre à mercure, précis à pour des pressions voisines de la pression atmosphérique , ainsi que des balances de pression couvrant le domaine de à .

Quant aux unités de travail (joule) et de puissance (watt), dont les définitions intègrent des grandeurs mécaniques, elles n'ont pas d'étalons spécifiques dans ce domaine. Des mesures électriques, d'énergie dissipée par effet Joule, servent de référence.

Parmi toutes les grandeurs physiques, la plus grande précision est obtenue sur l'étalon du temps et de la fréquence par l'horloge atomique à césium. L'évolution des critères de choix des étalons par le progrès de la technique amène à changer ces étalons de mesure.

Légende :
Apprendre
S'évaluer
S'exercer
Observer
Simuler
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