dans Mesure de couple, Mesure de force

Afin de pouvoir échanger entre eux les scientifiques ont depuis longtemps défini des unités pour toutes les grandeurs physiques.  Les premières unités connues étaient liées à des besoins pratiques et non scientifiques :

  • Mesures de  distances et  de surfaces  pour définir la taille d’un champ par exemple
  • Poids et aux volumes afin de mesurer la production agricole et d’assurer les échanges commerciaux

On peut aussi dire que le développement de l’agriculture est un peu à l’origine des progrès de l’arithmétique (pour comptabiliser) et de l’écriture (noter et garder la trace) et  de la métrologie (definir des unités et mesurer).

Jusqu’au 16eme siècle, les unités de mesures sont locales et dépendent même de l’objet mesuré. Par exemple, les volumes de liquides ou de grains sont exprimés dans des unités différentes. Les rois de France ont fait plusieurs tentatives pour uniformiser les unités et établir des étalons nationaux (Pile de Charlemagne, Toise du Chatelet). Dès 1670  plusieurs  chercheurs comme Gabriel Mouton, travaillent sur des unités qui puissent être utilisées dans tout le royaume de France , qui soient plus faciles à diviser et  subdiviser et qui se réfèrent à des étalons invariables dans le temps et faciles  à reconstituer. Pour aboutir en 1790, sur proposition de M de Taillayrant  à l’instauration du système métrique, qui deviendra en 1960  le système international.

En parallèle, de nombreux scientifiques permettent alors à la science de progresser dans des  domaines comme la mécanique (Newton), l’électricité (Volta, Ampère, Ohm), ou la radioactivité (Becquerel) etc… La communauté scientifique exprimera sa reconnaissance en donnant leurs noms aux unités de mesure des grandeurs qu’ils ont permis de mieux quantifier et étudier.

Le Système international compte sept unités de base : le mètre, le kilogramme, la seconde, l’ampère, le kelvin, la mole et la candela, censées quantifier des grandeurs physiques indépendantes. Chaque unité possède en outre un symbole (respectivement : m, kg, s, A, K, mol et cd).

De ces unités de base on déduit des unités dérivées, par exemple l’unité de vitesse du système international, le mètre par seconde.

Et pour la force?

Il existe principalement 2 systèmes et donc 2 unités de mesure de force. Pour mémoire on définit une force par référence à une masse sur laquelle s’exerce l’attraction terrestre.

Le système anglo saxon utilise  la livre force (pound force) souvent appelée livre ou pound.

Cette unité utilise la livre avoirdupois (en anglais dans le texte, mais oui !) qui est une des 15 ou 16 livres connues. Voici la définition de la livre force :

Une livre force (notée lbf) est égale au poids (le poids étant une force) exercé sur une masse d’une livre soumise à la gravité standard.

Ainsi : 1 lbf = 0,45359237 * 9.80665 Newton

Soit la valeur numérique suivante : 1 lbf = 4,448 221 615 260 5 N

Cette définition est peut-être le seul intérêt de ces unités anglo-saxonnes : le poids d’1 livre masse est « exactement égal » (sous gravité standard) à 1 livre force, d’où parfois la confusion entre les deux livres.

Le système international utilise le newton  défini  de la façon suivante :

Un newton est la force capable de communiquer à une masse de 1 kilogramme une accélération de 1 m/s2. Il faut donc un newton pour augmenter la vitesse d’une masse de 1 kilogramme de 1 mètre par seconde chaque seconde (ou encore de 3,6 kilomètres à l’heure chaque seconde). Cette unité dérivée du système international s’exprime en unités de base ainsi : Le système international impose d’écrire le nom de l’unité (newton) avec une minuscule et le symbole (N) avec une majuscule. Par habitude certaines forces peuvent encore être exprimées en Kilogramme force ou en DecaNewton.

Et pour le couple ?

Un couple est défini par le produit d’une force et d’une distance. Le système anglo-saxon utilisera donc les livres inch, et parfois les onces inch…. Et le système international le Newton mètre et ses subdivisions milli newton mètre, newton centimètres.

Conventions orthographiques concernant les unités :

Les métrologues sont des gens précis, qui aiment que tout soit bien défini ! Ils ont donc établi les règles orthographiques pour les unités :

Par convention, les noms d’unités sont des noms communs ; ils s’écrivent en minuscule (« kelvin » et non « Kelvin », « ampère » et non « Ampère » prennent la marque du pluriel (un volt, deux volts).

Par contre, l’abréviation utilise une majuscule si le nom dérive de celui d’une personne (V pour volt / Volta, A pour ampère / Ampère), sinon une minuscule (m pour mètre). Cependant, la majuscule L, pour litre, est tolérée par les conventions internationales, en raison du risque de confusion entre le l minuscule et le chiffre 1 (Résolution 6 de la 16e Conférence générale des poids et mesures (CGPM), 1979).

Quand l’unité représente un produit les 2 unités de base sont séparées par un tiret Newton-mètre, et prennent le pluriel ensemble : des Newtons-mètres.

Et pour finir, un petit hommage à M Newton :

Sir Isaac Newton (4 janvier 1643 – 31 mars 1727, ou 25 décembre 1642 – 20 mars 1727) est un philosophe, mathématicien, physicien, alchimiste, astronome et théologien anglais. Figure emblématique des sciences, il est surtout reconnu pour avoir fondé la mécanique classique, pour sa théorie de la gravitation universelle et la création, en concurrence avec Leibniz, du calcul infinitésimal. En optique, il a développé une théorie de la couleur.

En mécanique, il a établi les trois lois universelles du mouvement qui sont en fait des principes à la base de la grande théorie de Newton concernant le mouvement des corps, théorie que l’on nomme aujourd’hui Mécanique newtonienne ou encore Mécanique classique.

Newton a montré que le mouvement des objets sur Terre et des corps célestes sont gouvernés par les mêmes lois naturelles ; en se basant sur les lois de Kepler sur le mouvement des planètes, il développa la loi universelle de la gravitation.

En France , l’œuvre de Newton a pu être diffusée très tôt,  grâce à la traduction d’Emilie de Charenton, une des premières femmes de science ,  donnant ainsi naissance à un important courant scientifique français  pendant le siècle des Lumières.

Malheureusement, on ne retrouve rien concernant la chute des pommes dans les écrits de M Newton.

Cet article a été écrit grâce à la collaboration involontaire des sites de  Winkipedia, du BIPM et de l’UTC.  Nous leur exprimons notre reconnaissance.

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