Conservation et superposition |
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Dimensions physiques et homogénéité
Les quantités utilisées par les physiciens sont appelées grandeurs et chaque grandeur est caractérisée par sa dimension physique. Contrairement aux quantités qui sont utilisées en mathématiques, celles qui sont utilisées en sciences physiques ont prise avec les sensations les plus communes : la lourdeur ou la légèreté ; la hauteur ou la profondeur, la couleur et l’éclat d’une lumière, sont des perceptions que l’on peut quantifier. On peut quantifier la lourdeur et la légèreté en comparant des corps de différentes lourdeurs, mais on ne peut pas comparer la lourdeur d’un corps avec sa profondeur car ces deux grandeurs ne sont pas de mêmes dimensions physiques. On ne peut comparer que des grandeurs qui sont de même dimension, on dit dans ce cas qu’elles sont homogènes. La dimension, c'est la comparaison ! Toutefois, certaines grandeurs comme les rapports (pourcentage, rendement) ou les angles n’ont ni dimension ni unité. Le radian notamment n’est pas une dimension physique. |
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Dimensions de base
Tous les mots du dictionnaire sont définis à partir d’autres mots. Donc, pour que chaque mot reçoive une signification précise il faut que certains d’entre eux, comme les couleurs ou des sentiments, tirent leur véritable définition non pas du dictionnaire, mais de l’expérience quotidienne et répétée. Il en est de même pour les dimensions physiques. Certaines d’entre elles sont irréductibles à la combinaison d’autres dimensions, ce sont les dimensions de base ; elles sont au nombre de sept. Elles expriment des qualités irréductibles perçues à travers les phénomènes : l’étendue et l’espace pour la longueur, la pesanteur des corps pour la masse, le temps vécu et son irréversibilité pour la durée, les influences électriques pour le courant, l’individualité et le dénombrement pour la mole, la chaleur et la froideur pour la température, l’éclat d’une lumière pour la candela. Toutes les autres dimensions sont réductibles à une combinaison de ces dimensions de base : ce sont les dimensions dérivées. |
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Grandeurs extensives et intensives
Pour que la physique soit une science mathématique il faut créer les conditions de sa mathématisation. Notamment, il faut permettre à certaines grandeurs de se plier à la règle d'additivité. Les grandeurs qui sont symbolisées par des quantités qui s'additionnent lorsqu'on superpose ces mêmes grandeurs sont dites extensives*. En effet, on consièdre qu'elles se comportent comme une étendue : lorsqu'on superpose plusieurs bouts de bois les uns à la suite des autres, on considère que l'étendue (la longueur) de l'ensemble est quantifié par la somme des longueurs de chaque bout de bois. Les autres grandeurs sont dites intensives*. C'est le cas des grandeurs massiques et molaires. |
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Dimensions de base | ||
Temps | [ T ] | La fréquence de la transition hyperfine dans l'état fondamental de l'atome de césium 133 Δν(133Cs)hfs est égale à exactement 9 192 631 770 hertz. |
Longueur | [ L ] | La vitesse de la lumière dans le vide c est égale à exactement 299 792 458 mètres par seconde. |
Masse | [ M ] | La constante de Planck h est égale à exactement 6,626 070 15 · 10–34 joule seconde. |
Intensité de courant électrique | [ I ] | La charge élémentaire e est égale à exactement 1,602 176 634 · 10–19 coulomb. |
Température | [ θ ] | La constante de Boltzmann kB est égale à exactement 1,380 664 9 · 10–23 joule par kelvin. |
Quantité de matière | [ N ] | La constante d'Avogadro NA est égale à exactement 6,022 140 76 · 1023 par mole. |
Intensité lumineuse | [ Φ ] | L'efficacité lumineuse Kcd d'un rayonnement monochromatique de fréquence 540 · 1012 Hz est égale à exactement 683 lumens par watt. |
Dimensions usuelles |
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Unités usuelles |
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Unités de longueur | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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