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Métrologie Définition : science normalisée au niveau international (comparer gr

Métrologie Définition : science normalisée au niveau international (comparer grandeur de différents pays = traçabilité métrologique) But : ➢description du SI (lien entre les constantes physiques et unité de base, comment on dérive d’autres unités et le sens des préfixes multiplicatifs) ➢explication de comment on garantit qu’une mesure est comparable partout ➢Calculer incertitude résultant de l’addition/multiplication de 2 grandeurs mesurées Attention : ➔Mesure = pas de précision absolue (connaître son incertitude) Mots clés : • système international d’unités = SI (basé sur 7 constantes physiques qui permettent de définir 7 unités de base) • incertitude-type : probabilité que la vraie valeur se trouve dans un intervalle donné. • Unité alternative = exprimer la même valeur (mètre par seconde et kilomètre par heure) SI = Système d’unités Un ensemble d’unités de base, de préfixes et d’unités dérivées. 7 constantes physiques fondamentales ⇒ • Elles sont infiniment précises • permettent de définir 7 unités de bases • permettent de d’exprimer des unités (aussi exprimer à partir de produits de rapports de ces constantes) (système évolutif en fonction des besoins) supervisé par diverses instances international dont la ⇒ gestion et des laboratoires se trouvent au Bureau international des poids et mesures (BIPM), à Sèvres, à l’ouest de Paris. On continue à distinguer unités de bases et unités dérivés (raison historique) tableau 2 et 3 ⇒ Unité de Base ➢Unité de temps : La seconde = valeur numérique fixée de la fréquence de la transition hyperfine de l’état fondamentale de l’atome de césium 133 non perturbée (lorsqu’elle est exprimée en Hz = s-1) ➢Unité de longueur : Le mètre = valeur numérique fixée de la vitesse de la lumière dans le vide (lorsqu’elle est exprimée en m/s) ➢Unité de masse : Le kilogramme = valeur numérique fixée de la constante de Planck (lorsqu’elle est exprimée en J s = kg m² s-1) ➢Unité de courant électrique : L’ampère = valeur numérique fixée de la charge élémentaire (lorsqu’elle est exprimée en C = A s) unité de température thermodynamique : Le Kelvin = valeur numérique fixée de la constante de Boltzmann (lorsqu’elle est exprim= ée en J K-1 = kg m² s-2 k-1) ➢Unité de quantité de matière : Un mole = contient le nombre d’Avogadro entités élémentaires. Le nombre d’Avogadro = valeur numérique fixée de la constante d’Avogadro (lorsqu’elle est exprimée en mol-1). Quantité de matière (n) = représentation du nombre d’entités élémentaires spécifiées. ➢Unité d’intensité lumineuse dans une direction donnée : Le candela = valeur numérique fixée de l’efficacité lumineuse d’un rayonnement monochromatique (lorsqu’elle est exprimée en Im W-1 = cd sr W-1 = cd sr kg-1 m-2 s3). ➢ATTENTION : c’est une grandeur photobiologique qui prend en compte l’interaction de la lumière avec l’œil humain dans la visions (fréquence choisit à laquelle l’œil humain est le plus sensible en vision photocopique. Unités physiques dérivées  formées à partir de produits de puissances des unités de base  Unités dérivées cohérentes = produits de puissances des unités de base qui ne font pas intervenir des facteurs numériques autres que 1  les deux forment un ensemble cohérent = ensemble d’unités SI cohérente  ATTENTION : unité de volume L ou Masse tonne = facteur égal à une puissance entière de 10  angström 1 A = 10 ⇒ -10m Ajouter tableau 5 Préfixes multiplicatifs  ajouté devant les symboles d’unités (écrit en caractère romains + attachés aux symboles d’unités)  préfixes des multiples sont en majuscule (exception da, h, k)  préfixes des sous-multiples sont en minuscules Cohérence des unités tableau 7 Traçabilité métrologique  propriété d’un résultat de mesure à être relié à un étalon national par l’intermédiaire d’une chaîne ininterrompue et documentée d’étalonnages dont chacun contribue à l’incertitude de mesure.  Cohérence des étalons nationaux + respect des définitions = responsabilité des organisations régionales de métrologie.  Garantit la confiance dans les grandeurs mesurées  Figure 6 Incertitude de mesure Erreur ou incertitude • Erreur de mesure = différence entre la valeur estimée et la valeur réel (erreur impossible à connaître) Alors on estime la confiance que l’on peut avoir dans une ⇒ mesure = incertitude distribution des valeurs caractérisée par son écart type permet d’estimer la gamme de valeurs possibles. • Deux méthodes : • répéter la mesure pour estimer l’écart type • attribuer un écart type à un étalonnage ➢incertitude de mesure = paramètre non négatif = caractérise la dispersion des valeurs attribués à la grandeur que l’on veut mesurer • incertitude caractérisée par un écart-type s’appelle incertitude type u(x) • Gaussienne = +-u(x) = probabilité de 68 % de contenir la vraie valeur. Pour augmenter la probabilité = incertitude élargie U = incertitude-type multiplié par un facteur k (si k=2 vraie valeur probabilité de 95 ⇒ % ou k=3 probabilité de99%) • Si rien n’est précisé k=1 ou k=2 ⇒ • incertitude = 1 ou 2 chiffres significatifs Compositions des incertitudes • grandeurs utilisés apparaissent dans des formules sous forme d’addition/soustraction ou multiplication/division de grandeurs mesurées • Si incertitude-type = facile incertitude résultante ◦addition : x + y = connaître incertitude-type u(x) et u(y) incertitude-type ⇒ associé à z = x+y addition quadratique (formule de la sphère) ⇒ ◦le calcul d’une moyenne (cas particulier de la uploads/Management/ resume-metrologie.pdf