M. Short Cut de "Gimme Shelter, de Discovery Channel, " explique pourquoi il est un grand fan du système métrique. Découverte Avant les chaînes d'approvisionnement mondiales et les accords commerciaux, la commodité était la priorité absolue lorsqu'il s'agissait de mesurer. Dans la plupart des cas, les gens n'avaient pas accès à des appareils de mesure sophistiqués, alors ils se sont appuyés sur des parties du corps, qui étaient faciles à transporter et offraient des résultats assez cohérents. Par exemple, la largeur du pouce d'un homme est d'environ un pouce ("pouce" et "pouce" sont interchangeables dans de nombreuses langues).
Ce brut, système informel a bien fonctionné pendant de nombreuses années, mais il a commencé à s'effondrer à mesure que les clans se transformaient en tribus et que les tribus se transformaient en nations. Au fur et à mesure que les civilisations se sont développées, leurs systèmes de mesure contradictoires créaient de la confusion et interféraient avec le commerce. En France, la situation était devenue particulièrement chaotique au moment où la Révolution française a commencé en 1789. Mesures pour la longueur, le volume et la masse différaient d'une ville à l'autre. Beaucoup pensaient que le système utilisé à Paris, sur la base d'unités datant de Charlemagne, devrait être imposé à tout le pays, mais les guildes et les nobles ont combattu l'effort. Alors que le gouvernement français est au bord de l'effondrement financier, Le roi Louis XVI a convoqué les États généraux - une assemblée composée de représentants des différentes classes du pays - pour lever de nouveaux impôts. Finalement, la session législative s'est avérée plus fructueuse, conduisant à la formation de l'Assemblée nationale, une nouvelle constitution et une nouvelle façon de mesurer les choses.
Les Français ont appelé le nouveau système de mesure métrique , un terme dérivé du mot mètre , ou mètre - une mesure fondamentale de longueur définie comme un dix millionième d'un quart du méridien de la Terre passant par Paris. Les développeurs de ce nouveau système de mesure pensaient que leur travail serait une « entreprise dont le résultat appartiendrait un jour au monde entier » [source :Nelson]. Ils avaient raison, bien sûr, car le système métrique d'aujourd'hui a été adopté par presque tous les pays de la planète. La seule résistance partielle significative est les États-Unis, dont les citoyens saluent les compteurs, litres et kilogrammes avec une légère suspicion et, dans certains cas, perplexité. Ce que beaucoup de gens ne réalisent pas, c'est que les États-Unis sont un fervent partisan du système métrique depuis la guerre de Sécession et que les unités du système pouce-livre sont définies exclusivement en termes de mesures métriques.
Avant de plonger dans les minuties de la métrique, élaborons un peu plus sur l'histoire du système de mesure du monde et comment il en est venu à prendre sa forme moderne, les Système International d'Unités -- les Système international d'unités , ou SI .
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Hey, juste au cas où vous ne savez pas combien de temps le compteur standard est, nous l'afficherons sur le mur ici pour vous, Monsieur Français du XVIIIe siècle. Maintenant, utilisez-le - ou bien ! Archives de l'histoire universelle/Getty Images Le système métrique moderne peut remonter à Gabriel Mouton, le vicaire de l'église Saint-Paul de Lyon, La France, et un astronome et mathématicien remarquable. En 1670, Mouton a conçu un système de mesure basé sur la longueur d'une minute de longitude (rappelons qu'il y a 60 minutes dans chaque degré de longitude et de latitude). Cette unité de longueur, il a en outre proposé, devrait être basé sur l'arithmétique décimale, ou sur des puissances de dix. Il a également recommandé l'utilisation de préfixes pour rendre les conventions de nommage moins arbitraires.
Les scientifiques français ont continué à modifier et à affiner les idées de Mouton, mais ils n'ont jamais été formellement codifiés jusqu'à la Révolution française. A sa création en 1790, l'Assemblée nationale a demandé à l'Académie française des sciences de « déduire une norme invariable pour toutes les mesures et tous les poids ». L'académie a à son tour nommé une commission pour développer le système, à condition que la solution finale soit à la fois simple, pourtant scientifique. Emprunter à Mouton, la commission a établi trois principes de base :
La commission a nommé l'unité de longueur « mètre » (« mètre » aux États-Unis), après le mot grec métro , qui signifie "mesurer". Vint ensuite la tâche de déterminer la longueur exacte d'un mètre. Cela est tombé sur deux hommes, Pierre Méchain et Jean Delambre, qui a passé six années pénibles à mesurer la distance sur le méridien de Barcelone, Espagne, à Dunkerque dans le nord de la France. Leur étude a abouti à une valeur pour le mètre égale à "un dix-millionième partie d'un quadrant méridien de la terre". D'autres unités provenaient du mètre défini avec précision. Par exemple, le gramme était égal à la masse d'un centimètre cube d'eau pure à la température de sa densité maximale; le litre était égal au volume d'un cube de 10 centimètres (4 pouces) de côté.
Ce fut la première incarnation du système métrique, que la France adopta officiellement en 1795. Quatre ans plus tard, les scientifiques ont façonné des normes pour le mètre et le kilogramme à partir de platine. Ces, trop, ont été officiellement reconnus par le gouvernement français et conservés dans un endroit sûr afin que des copies puissent être faites au besoin.
Prochain, le système métrique prend d'assaut le monde entier.
Bon, le vieux Napoléon, le général célèbre pour répandre la guerre et le système métrique partout où ses petits pieds marchaient. Archives Hulton/Getty Images Grâce à la conquête de l'Europe par Napoléon au début du XIXe siècle, d'autres pays ont adopté - certains plus à contrecœur que d'autres - le système métrique comme système national de mesure.
En 1875, une assemblée spéciale à Paris a réuni des représentants de 17 nations, y compris les États-Unis. Ces nations étaient occupées pendant l'assemblée, la signature du Traité du Mètre et la création du Bureau International des Poids et Mesures, un Comité international des poids et mesures pour diriger le bureau et la Conférence générale des poids et mesures pour examiner et adopter les changements. Le traité prévoyait également le maintien d'un laboratoire à Sèvres, par Paris, pour abriter les normes métriques internationales et a permis que ces normes soient distribuées à chaque pays ratifiant. Les États-Unis ont reçu leurs exemplaires de l'International Prototype Meter et de l'International Prototype Kilogram en 1890.
En 1954, la 10e Conférence générale des poids et mesures a initié une refonte du système métrique pour mieux répondre aux besoins des communautés scientifiques et techniques. La révision a établi sept unités de base et des définitions d'unités métriques simplifiées, symboles et terminologie. Les travaux se sont prolongés jusqu'à la 11e Conférence, et en 1960, les membres de la conférence ont ratifié et approuvé le nouveau système, l'appelant le Système international d'unités, ou SI pour faire court.
Le système international d'unités est la forme moderne du système métrique, et bien que les deux noms soient utilisés de manière interchangeable, SI est techniquement plus précis. Suivant, nous examinerons les éléments constitutifs du SI -- les sept unités de base.
Les unités de base SI ©HowStuffWorks.com Avant de plonger dans les unités SI fondamentales, examinons la mesure en tant que concept. Lorsque vous mesurez quelque chose, vous utilisez un instrument ou un appareil pour déterminer une certaine quantité physique d'un objet. Par exemple, vous utilisez une règle pour mesurer la longueur, une balance pour mesurer la masse et un thermomètre pour mesurer la température. Chacun de ces instruments est marqué en unités standard pour s'assurer que la mesure d'un observateur correspond à celle d'un autre observateur. En théorie, chaque unité standard retracerait sa lignée jusqu'à un seul prototype - l'exemple archétypal de cette unité particulière.
Dans les versions antérieures du système métrique, les prototypes étaient des objets physiques, comme un mètre standard ou une barre de kilogramme standard. Lorsque la Conférence générale des poids et mesures a réorganisé le système métrique en 1960, il a remplacé les unités basées sur des objets physiques par des descriptions physiques des unités basées sur des propriétés stables de l'univers. En réalité, la seule unité encore définie par un objet est le kilogramme. (Le Kilogramme International Prototype est un cylindre brillant fait de platine et d'iridium, conservé dans un bocal hermétique à Sèvres.)
Dans cet esprit, introduisons les sept unités de base SI. Le tableau répertorie chaque unité, la grandeur physique que mesure l'unité et la norme sur laquelle l'unité est basée, tel que défini par le Bureau international des poids et mesures.
Si vous ne comprenez pas parfaitement la définition de chaque norme, ne t'inquiète pas. Au lieu d'essayer d'imaginer deux conducteurs parallèles droits de longueur infinie ou un atome de césium-133 vacillant entre deux niveaux hyperfins de son état fondamental, rappelez-vous simplement ceci :les unités SI fondamentales (à l'exception du kilogramme) sont basées sur des propriétés immuables de l'univers, et ils sont mutuellement indépendants. Toutes les autres unités du système métrique moderne proviennent de la multiplication ou de la division de ces unités de base. Nous y reviendrons plus en détail dans la section suivante.
Les unités SI fondamentales couvrent tous les besoins de mesure de base. Il y a des moments, cependant, lorsqu'il est nécessaire de relier mathématiquement les mesures. Par exemple, Supposons que vous mesuriez la longueur d'un terrain de football et que vous trouviez qu'il mesure 120 mètres (394 pieds). Ensuite, vous déterminez sa largeur à 90 mètres (295 pieds). Si vous vouliez trouver la superficie du champ, il faudrait multiplier sa longueur par sa largeur. Mais vous ne multipliez pas simplement les nombres devant les unités; tu multiplies les unités, trop. Donc, le calcul ressemblerait à ceci:
superficie =longueur × largeur =120 m × 90 m =10, 800 mètres 2
Notez que l'unité finale est un mètre multiplié par un mètre, qui se traduit par quoi métrologues , ou des experts en mesure, appeler un mètre carré .
Disons maintenant que vous avez un cube mesurant 1 mètre de côté. Si vous vouliez trouver le volume du cube, vous auriez besoin de multiplier trois dimensions - longueur, largeur et hauteur. Voici le calcul :
volume =longueur × largeur × hauteur =1 m × 1 m × 1 m =1 m 3 =m 3
Notez à nouveau que l'unité de base est multipliée avec le facteur numérique. Dans ce cas, c'est un mètre fois un mètre fois un mètre, résultant en un mètre cube . Notez également que lorsque le facteur numérique est 1, vous pouvez laisser tomber le numéro et simplement afficher l'unité. Les métrologues appellent cela un unité cohérente .
Le tableau répertorie certaines des unités dérivées les plus courantes. ©HowStuffWorks.com L'aire et le volume sont Unités dérivées car ils sont définis en termes d'unité de base SI et d'équation de quantité spécifique. Le tableau répertorie certaines des unités dérivées les plus courantes.
Certaines des unités dérivées du SI les plus importantes ©HowStuffWorks.com Quelques unités dérivées sont suffisamment importantes pour avoir gagné des noms et des symboles SI spéciaux. La force est un excellent exemple. Isaac Newton défini Obliger comme la masse d'un objet multipliée par son accélération. Lorsque vous multipliez ces deux quantités ensemble, vous obtenez une unité dérivée de kilogramme mètre par seconde au carré (kg-m/s 2 ). Parce que kg-m/s 2 est un peu encombrant et parce que la force est une quantité si importante en physique, Les gros bonnets du SI ont décidé d'appeler l'unité dérivée un newton , en l'honneur de Sir Isaac. Dans tout, il y a 22 unités SI dérivées avec des noms et des symboles spéciaux. Certains des plus importants apparaissent dans le tableau ci-joint.
Finalement, il est important de savoir que quelques unités ne font pas officiellement partie du système métrique mais font des apparitions fréquentes. En tant que tel, le SI accepte ces unités pour une utilisation avec sa famille de mesures. Certaines des quantités de temps courantes -- la minute, heure et jour -- entrent dans cette catégorie, tout comme la tonne métrique et l'unité astronomique. Toutes ces unités, cependant, peuvent être définis selon les unités de base SI. Par exemple, un jour c'est 86, 400 secondes. Et un unité astronomique ( UA ) -- une unité de longueur égale à la distance moyenne entre la Terre et le soleil -- est de 1,495978 × 10 11 mètres.
Bien sûr, une unité de base peut être trop grande ou trop petite pour décrire un objet de manière adéquate. Dans le SI, rendre les unités plus grandes et plus petites ne nécessite rien de plus que d'ajouter un préfixe. Nous les couvrirons à la page suivante.
Comme nous avons martelé la maison maintenant, chaque grandeur physique -- longueur, Masse, volume et ainsi de suite -- est représenté par une unité SI spécifique. Parfois, bien que, les unités de base ont des limites lorsqu'elles sont utilisées pour mesurer des objets très petits ou très grands. Par exemple, disons que vous vouliez mesurer la longueur d'une fourmi. Exprimé dans l'unité de base SI, la longueur d'une fourmi est de 0,003 mètre. Imaginez maintenant exprimer la largeur d'un cheveu humain ou d'un atome en mètres :vos nombres deviendraient de plus en plus petits et de plus en plus encombrants. Il en va de même pour les grandes mesures. La distance entre New York et Los Angeles est de 4, 493, 288 mètres, un autre numéro lourd.
Préfixes SI ©HowStuffWorks.com Pour contourner ce problème, la Conférence générale des poids et mesures a adopté une série de noms de préfixes et de symboles pour désigner les multiples et sous-multiples décimaux des unités SI. En 1960, suffisamment de préfixes existaient pour couvrir des multiples allant de 10 12 à 10 -12 . Mais au fil des années, de nouveaux préfixes sont entrés dans le système pour s'adapter à des valeurs toujours plus grandes et plus petites. Le tableau ci-joint répertorie certains des noms et symboles de préfixe approuvés.
Revenons maintenant à nos exemples pour voir l'intérêt d'utiliser un système de préfixes basé sur des puissances de 10. La longueur d'une fourmi peut être de 0,003 mètre, mais c'est beaucoup plus pratique de décrire quelque chose d'aussi petit en millimètres. Pour convertir des mètres en millimètres, vous multipliez simplement la longueur par 1, 000, ou déplacez la virgule vers les trois espaces de droite. Cela nous dit qu'une fourmi mesure 3 millimètres (3 mm) de sa tête à son abdomen. Et qu'en est-il de notre voyage entre New York et Los Angeles ? Vous feriez bien mieux de mesurer une si grande distance en kilomètres. Pour convertir des mètres en kilomètres, vous divisez simplement la distance par 1, 000, ou déplacez la virgule vers la gauche de trois espaces. Cela rend votre distance finale 4, 493 kilomètres (4, 493 km).
Tous les préfixes fonctionnent de la même manière. La seule balle courbe dont vous devez vous soucier est le kilogramme, la seule unité de base SI dont le nom et le symbole incluent un préfixe. Vous pourriez être tenté d'ajouter un préfixe au kilogramme (microkilogramme, par exemple), mais ce serait faux. Au lieu, vous devez attacher des noms de préfixe au nom d'unité "gramme" pour représenter des valeurs plus grandes et plus petites de la masse d'un objet. Donc, par exemple, dix -6 kilogrammes serait égal à 1 milligramme (1 mg).
Armé des unités SI et des préfixes, vous avez tout ce dont vous avez besoin pour commencer à mesurer des métriques. En réalité, la plupart des pays du monde le font depuis des décennies. Suivant, nous découvrirons pourquoi les nations ont adopté avec enthousiasme le système métrique moderne et ce qui peut arriver lorsqu'un pays (oui, on te regarde, America) ne parvient pas à faire le changement.
Si faire le tour des unités et des préfixes SI ne vous a pas convaincu des avantages du système métrique, alors abordez cet exercice :convertissez 5 miles en pouces. Rapide. Dans ta tête. Même si vous vous souvenez du nombre de pieds dans un mile (5, 280) et combien de pouces y a-t-il dans un pied (12), vous avez encore des calculs complexes à faire. Voici à quoi ressemblerait le calcul :
(5 milles)(5, 280 pieds/1 mile) (12 pouces/1 pied) =316, 800 pouces
Le système métrique rend la vie beaucoup plus facile. Une conversion similaire serait de trouver combien de centimètres existent dans 5 kilomètres. Un kilomètre c'est 10 3 mètres; un centimètre vaut 10 -2 mètres. Pour faire la conversion, vous déplacez simplement la virgule vers la droite cinq fois :
5 kilomètres =5, 000 mètres =500, 000 centimètres
Vous voyez pourquoi les unités SI sont plus faciles ?
En raison de son élégance et de sa simplicité, le Système international d'unités peut être trouvé dans le monde entier. Les États-Unis sont le seul pays industrialisé qui s'accroche encore à ses mesures héritées et, par conséquent, se débat avec un éventail déroutant d'unités sans rapport. Bien sûr, facteurs de coût expliquant pourquoi les États-Unis ont mis du temps à adopter le système métrique. Par exemple, envisager le programme de navette spatiale de la NASA, qui adhère toujours au système de mesure pouces-livres. Les ingénieurs de la NASA ont récemment signalé que la conversion des dessins pertinents, le logiciel et la documentation aux unités SI coûteraient un total de 370 millions de dollars - un gros morceau de changement, même pour une agence gouvernementale qui dépense facilement 760 millions de dollars pour faire décoller une navette [source :Marks].
Bien sûr, ne pas se convertir comporte ses propres risques financiers. Reprenez la NASA. En 1999, l'agence spatiale a perdu sa sonde Mars Climate Orbiter de 125 millions de dollars lorsqu'une discordance d'unité a provoqué un dysfonctionnement [source :Marks]. Le décalage s'est produit parce que son système de contrôle d'attitude utilisait des unités impériales, mais son logiciel de navigation utilisait des unités SI. Par conséquent, la sonde a basculé trop près de la planète, surchauffé puis a cessé de fonctionner correctement. Maintenant, c'est un déchet spatial d'un million de dollars, grâce à l'engagement tardif de l'Amérique envers SI.
De nombreuses entreprises américaines ont prêté attention à ces récits édifiants. John Deere, Proctor &Gamble, Kodak, Ingersoll-Rand et de nombreuses autres entreprises ont converti tout ou partie de leurs opérations pour utiliser les unités SI. Cela signifie que leurs usines et chaînes d'approvisionnement à l'étranger utilisent le même système de mesure - et les mêmes pièces - que leurs homologues américains. Cela peut sembler mineur, mais les économies peuvent être importantes. Les réductions de coûts proviennent de deux sources principales :les augmentations de productivité résultant de l'utilisation d'un système de mesure basé sur des décimales et la capacité d'être plus compétitif sur les marchés mondiaux.
Finalement, les États-Unis rendront le système métrique obligatoire pour leurs citoyens. Quand ce moment viendra, ça va changer l'apparence des panneaux de signalisation, pompes à essence et étiquettes alimentaires, mais cela n'affectera pas certaines expressions sacrées. Pourquoi? Parce qu'un kilomètre de campagne et un hot-dog de 30 centimètres de long ne font tout simplement pas écho à l'expérience américaine.
