Redéfinir le kilogramme

[Gwyddon]

Bonjour à tous

Grâce à une certaine tortue profonde ( ), je suis allé au Palais de la découverte aujourd'hui, où nous sommes tombés sur "un chercheur, une manip" qui discutait de G et des mesures de masse.

Il se trouve qu'en ce moment une expérience est montée pour définir le kilogramme à partir de mesures physiques. Cela s'appuie sur des mesures par balance dite "du watt" mesurant un équilibre mécanique/électrique, mesures faites sur des effets quantiques (effet Hall, effet Josephson), ainsi qu'en parallèle des mesures faites sur des chutes libres d'atomes froids qui interfèrent.

C'est super intéressant, donc si vous pouvez aller voir au Palais, n'hésitez pas et posez tout plein de questions au chercheur de ce stand, il sera ravi

Réf : http://www.cnam.fr/inm/francais/inm.htm
http://www.uvsq.fr/rech/breves/index.html
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[Gwyddon]

Bah alors ? Ça n'intéresse personne ? Pas de réactions ?

[deep_turtle]

Si si, ça intéresse quelqu'un !

En cherchant un peu de mon côté, je vois sur le site du Bureau International des Poids et Mesures que le kilogramme pourrait devenir une unité dérivée... D'ailleurs c'est très bien expliqué sur Wikipedia...

Suspense jusqu'en octobre prochain !!

[Gwyddon]

Ah cool intéressant cette optique.

Mais dans ce cas, ça rendrait caduque l'expérience de la balance de watt... A moins qu'elle ne donne dans l'année des résultats concluants !

Affaire à suivre

[A voir en vidéo sur Futura]

[deep_turtle]

Mais dans ce cas, ça rendrait caduque l'expérience de la balance de watt...

Non, si j'ai bien compris, car il faut quand même un dispositif pratique pour mesurer des masses en kilogramme (les mesures des masses ont une grande importance en commerce, on n'a pas trop évolué depuis l'antiquité de ce point de vue là ). La balance du watt permettrait d'adopter de nouvelles définitions du kilogramme tout en ayant un moyen pratique de les réaliser.

Sinon, finalement c'est plutôt 2011 le système SI revisité sans kilogramme-étalon (et sans ampère non plus, d'ailleurs).

[invité576543]

Sinon, finalement c'est plutôt 2011 le système SI revisité sans kilogramme-étalon (et sans ampère non plus, d'ailleurs).

Je vois bien comment ça figerait l'ampère (l'étalon de charge devient l'électron). Ensuite, définir la masse via la force électromagnétique revient à figer la constante de la structure fine, il me semble.

Or le Wiki parle aussi de figer h. Je ne vois pas le rapport, et j'ai l'impression que le degré de liberté pour figer h n'existe pas ?!? (Le gramme + c + la seconde impose h, non?)

Où erre-je?

Cordialement,

[deep_turtle]

Ensuite, définir la masse via la force électromagnétique revient à figer la constante de la structure fine, il me semble.

D'après ce que j'ai pu lire, on fixe plutôt h, puis on vérifie que la constante de structure fine est bien compatible avec celle que l'on mesure.

[invité576543]

D'après ce que j'ai pu lire, on fixe plutôt h, puis on vérifie que la constante de structure fine est bien compatible avec celle que l'on mesure.

Le wiki n'est pas si clair, alors!

J'aimerais mieux comprendre. Le lien que tu as "donné" vers le BIPM n'est pas renseigné, et je n'ai trouvé sur le site en partant de la racine...

Cdlt,

[deep_turtle]

Salut,

Ma remarque venait de la lecture de balance du watt (wikipedia). Sinon ce lien est aussi intéressant un peu (tout n'est pas superclair pour moi, mais là il y a quelques éléments intéressants).

Cordialement.

[invite578a92be]

Bonsoir,

J'ai failli créer un nouveau sujet mais mon bonheur se trouve manifestement ici. Je voulais revenir sur l'éventuelle variation au cours du temps de la constante de structure fine.

A un séminaire à ce propos, on disait tout naturellement que dans l'expression de alpha, c est fixé et h et e varient (ou peuvent varier enfin bon). Qu'est-ce que cela signifie?

Et puis j'imagine que si on fixe h via le kg (cf. article Wiki), alpha étant sans dimension, elle est indépendante du système d'unité choisi et donc le terme en e² qui intervient absorbe la différence.

Donc à ce moment, alpha peut varier au cours du temps si e varie. Mais si on fixe e comme c'est dit précédement?

Bref, comme vous l'avez remarqué, je ne comprends rien

Merci de m'éclairer

[Coincoin]

Salut,

c est fixé et h et e varient (ou peuvent varier enfin bon). Qu'est-ce que cela signifie?

Ca vient juste du fait que c est utilisé par définition dans la définition du mètre. Donc sa valeur est fixée par définition.

Et puis j'imagine que si on fixe h via le kg (cf. article Wiki), alpha étant sans dimension, elle est indépendante du système d'unité choisi et donc le terme en e² qui intervient absorbe la différence.

Parfaitement.

Donc à ce moment, alpha peut varier au cours du temps si e varie. Mais si on fixe e comme c'est dit précédement?

On ne peut plus. Sur les trois constantes que tu cites, on ne peut en fixer que deux indépendamment. La troisième est alors automatiquement déterminée (via alpha). Fixer la troisième reviendrait à fixer arbitrairement alpha sur une valeur qui a de fortes chances de ne pas être la valeur physique.

[invite578a92be]

Ok merci, mais encore un truc :

Dans ce cas, si alpha varie, c'est que l'une des constantes varie non? C'est pas étrange que la charge de l'électron ne soit pas une constante?

Pire, selon le système d'unité choisi, on peut choisir quelles constantes varient?

[invité576543]

Bonjour,

Pire, selon le système d'unité choisi, on peut choisir quelles constantes varient?

La subtilité consiste à distinguer la notion de constante et la notion de valeur numérique d'une constante.

Quand on parle de c par exemple, on parle d'une part d'un postulat physique qui dit qu'il existe une limite à la vitesse, et que cette limite est la même pour tous les observateurs, qu'ils soient ici ou ailleurs, passés, présents ou futurs. Cela postule quelque chose d'universel au sens fort, une constante. Mais on parle aussi d'autre part d'une valeur, un nombre, qui est en fait le produit de c par l'unité de durée et divisé par l'unité de longueur. Ce nombre dépend clairement de la constante et des unités.

valeur_SI(c) = c x T_SI / L_SI

La physique postule (donc jusqu'à preuve du contraire!) que certaines quantités sont des machins universels, comme la vitesse limite (c), la quantification de l'action (h), la charge de l'électron (e).

Or, une fois que l'on parle de valeurs numériques, les valeurs qui sont constantes sont de facto les unités, et non pas les "vraies constantes" de la physique.

On peut ainsi se retrouver, à cause d'un choix particulier d'unités, avec une vraie constante physique dont la valeur numérique est variable!

La question est alors le choix des unités. Le problème de la métrologie consiste à trouver des expériences précises et répétitives capables de fournir des étalons de certaines grandeurs physique. Le choix des unités sont donc contraint par des considérations très pratiques, qui empêchent, pour le moment de travailler avec système naturel qui serait essentiellement dérivé de c=1, h=1, e=1 (plus d'autres unités) qui seraient de vraies unités au sens physique (unité = un ).

Cordialement,

[b1a2s3a4l5t6e7]

Salut.Oui on peut redéfinir le kilogramme,mais ici la définition qu'on semble suggéré n'est pas du tout la nouvelle définition que j'ai trouvé en cherchant une expression pour vérifier la théorie de quequ'un et comme je crain d'etre hors sujet,ici,alors je vais essayé ouvrir le sujet:
Le kilogramme exprimé en metre cube par seconde carré.

[invitef4234238]

Je vois bien comment ça figerait l'ampère (l'étalon de charge devient l'électron). Ensuite, définir la masse via la force électromagnétique revient à figer la constante de la structure fine, il me semble.

Or le Wiki parle aussi de figer h. Je ne vois pas le rapport, et j'ai l'impression que le degré de liberté pour figer h n'existe pas ?!? (Le gramme + c + la seconde impose h, non?)

Où erre-je?

Cordialement,

Une question un peu simpliste j'imagine, on parle de Kg masse, quelle différence ya-t-il avec le Kg poids?

Anton

[deep_turtle]

Le kilogramme est une unité de masse, point. Parfois, on exprime abusivement les poids P (qui sont des forces) comme les masses m qui leur donne naissance sous la pesanteur terrestre g, car P=mg. Ceci est en général à proscrire, si on veut rester précis, car 1/ ce n'est pas l'unité correcte et 2/ g dépend de l'endroit où l'on se trouve sur Terre, la mesure des poids pour une masse donnée dépend dont de notre localisation géographique !

[invitef4234238]

Le kilogramme est une unité de masse, point. Parfois, on exprime abusivement les poids P (qui sont des forces) comme les masses m qui leur donne naissance sous la pesanteur terrestre g, car P=mg. Ceci est en général à proscrire, si on veut rester précis, car 1/ ce n'est pas l'unité correcte et 2/ g dépend de l'endroit où l'on se trouve sur Terre, la mesure des poids pour une masse donnée dépend dont de notre localisation géographique !

Merci et bien compris, mais en pratique, c'est un peu comme pour une horloge dans un système en mouvement par rapport à un observateur fixe, le temps passe plus lentement pour elle mais également pour tous les objets qui sont avec elle. N'en est-il pas de même pour le kgp qui varie selon la localisation géographique dans la même proportion que tout ce qu'il doit mesurer. En pratique, dans le monde courant, ça ne doit pas changer grand-chose. Mais je fais peut-être un faux raisonnement.

Anton.

[Gwyddon]

La masse est indépendante de la localisation, c'est une grandeur intrinsèque d'un corps. Ton analogie avec les horloges tombe comme un cheveu sur la soupe, elle est hors-sujet

[invitef4234238]

La masse est indépendante de la localisation, c'est une grandeur intrinsèque d'un corps. Ton analogie avec les horloges tombe comme un cheveu sur la soupe, elle est hors-sujet

Merci Gwyddon mais mon analogie faisait référence au Kgp, le kilogramme poids pas au Kg masse, je comprend bien que la masse est indépendante de sa localisation, mais le poids de cette masse oui.

Anton.

[Gwyddon]

Mais le kilogramme est une unité de masse, pas de poids, c'est une faute tout simplement que de les assimiler

[invitef4234238]

Mais le kilogramme est une unité de masse, pas de poids, c'est une faute tout simplement que de les assimiler

Bonjour Gwyddon, et excuses-moi d'insister. Je viens de faire une petite recherche sur Wikipédia et, bien entendu tu as raison, dans le SI le Kg est une unité de masse, mais il n'en a pas été toujours ainsi et ma question n'est peut-être pas si stupide. Voici un court extrait de Wikipédia:

Le kilogramme-force (symbole : kgf), aussi appelé kilogramme-poids (symbole : kgp) est une ancienne unité de force, n'appartenant pas au système international, qui relie les notions de masse et de poids.

Un kilogramme-force représente la force due à la gravité subie par une masse de 1 kilogramme située à Paris. Pour passer de kilogramme-force à l'unité de force du système international (le newton), il faut multiplier la valeur considérée par l'accélération de la pesanteur à Paris, qui vaut 9,806 65 m/s², soit 9,806 65 N/kg.

Récupérée de « http://fr.wikipedia.org/wiki/Kilogramme-force »

Anton

[Gwyddon]

Oui et ? Ce n'est donc pas le kilogramme, point barre.

[invitef4234238]

Oui et ? Ce n'est donc pas le kilogramme, point barre.

Ok Gwyddon, pas la peine de se disputer, ce n'est pas parce que tu as complètement raison sur ton point que j'ai complètement tort sur le mien. Je vis encore (un peu dans les anciens systèmes), CGS, MKSA, MKpS, MTS, etc. Quand j'étais au collège nous faisions des tableaux pour passer de l'un à l'autre et c'était passablement compliqué. C'est passablement loin, d'où ma question. Un dernier exemple et comme tu dis, point barre, la discussion est close pour moi.

La pression est une force sur une surface


P = pression, exprimée en Kg force/cm2

F = force, exprimée en Kg force

S = surface, exprimée en cm2

L'unité légale est le bar :

1 bar = 1 Kg force/cm2.


Cordialement,

Anton.

[invité576543]

L'unité légale est le bar

L'unité légale de pression est le pascal, l'unité SI, 1 newton par m².

Cordialement,

[Gwyddon]

Ok Gwyddon, pas la peine de se disputer, ce n'est pas parce que tu as complètement raison sur ton point que j'ai complètement tort sur le mien.

Je ne m'énerve pas, je suis rigoureux c'est tout

Et j'insiste une dernière fois : quel que soit le système d'unités, une masse n'est pas un poids

La preuve, tu parles de kilogramme d'un côté, et de kilogramme-force de l'autre, ce sont bien deux unités distinctes.

Une analogie plus pertinente serait l'électricité : entre kWh et kW par exemple.

[invite578a92be]

[B][I]Le kilogramme-force (symbole : kgf), aussi appelé kilogramme-poids (symbole : kgp) est une ancienne unité de force, n'appartenant pas au système international, qui relie les notions de masse et de poids.

Un kilogramme-force représente la force due à la gravité subie par une masse de 1 kilogramme située à Paris. Pour passer de kilogramme-force à l'unité de force du système international (le newton), il faut multiplier la valeur considérée par l'accélération de la pesanteur à Paris, qui vaut 9,806 65 m/s², soit 9,806 65 N/kg.

Donc c'est clair, la masse est partout la même. C'est juste que la force de gravité que subie cette masse n'est pas la même en tout point du globe du fait de la variation de g.

En fait d'après cet exemple, je ne comprends pas pourquoi tu penses que la masse pourrait varier. Mettons que l'on puisse mesurer en cette unité, il est spécifié que la mesure DOIT être faite à Paris. Si elle est faite ailleurs, ça ne marche pas. Et pour convertir, il faut alors utiliser la conservation de la masse...

J'imagine que cette unité servait dans les balances. On mesure la force exercée par un objet sur une balance et on l'assimile à la masse. C'est pour ça qu'il nous arrive de dire qu'on pèse 80kg alors que le kg n'est pas une unité de force (on entendait 80kgf). Comme g n'est pas partout pareil, cette unité est désuète. Si tu te pèses avec la même balance au pôle nord, tu seras plus lourd. Ta confusion vient vraiment du fait qu'une masse n'est pas un poids.

[invité576543]

Bonjour,

Notons quand même que la confusion est quand même assez générale et ancienne.

Le bar est couramment utilisé, le mm de mercure, pour des pressions, ce qui est une confusion masse/poids.

On trouve toujours des poussées de moteur en kg ou en Tonne, quand ce n'est pas en pound.

D'ailleurs la confusion n'est pas tant sur la force, mais sur la masse. L'inertie et la mesure d'une inertie ne semble pas être très intuitif (1). Cela fait que le kg est d'abord perçu comme une force et non comme une inertie.

On aurait inversé les notations, parler de kg pour la force, et de Newton pour l'inertie, il y aurait peut-être moins de confusion...

Cordialement,

(1) toutes les manières usuelles de mesurer une masse sont soit des mesures de poids, soit des comparaison de poids. Les balances électroniques ne sont pas vendues comme "étalonnées pour Paris" par exemple, pourtant elles mesurent des poids qu'elles indiquent en unité de masse...

[invite578a92be]

On aurait inversé les notations, parler de kg pour la force, et de Newton pour l'inertie, il y aurait peut-être moins de confusion...

Tout à fait d'accord! Ceci dit, si on n'avait déjà commencé à exprimer d'autres forces en newton avant, c'était trop tard. Historiquement, je ne sais pas comment ça s'est passé

[invitef4234238]

Donc c'est clair, la masse est partout la même. C'est juste que la force de gravité que subie cette masse n'est pas la même en tout point du globe du fait de la variation de g.

En fait d'après cet exemple, je ne comprends pas pourquoi tu penses que la masse pourrait varier. Mettons que l'on puisse mesurer en cette unité, il est spécifié que la mesure DOIT être faite à Paris. Si elle est faite ailleurs, ça ne marche pas. Et pour convertir, il faut alors utiliser la conservation de la masse...

J'imagine que cette unité servait dans les balances. On mesure la force exercée par un objet sur une balance et on l'assimile à la masse. C'est pour ça qu'il nous arrive de dire qu'on pèse 80kg alors que le kg n'est pas une unité de force (on entendait 80kgf). Comme g n'est pas partout pareil, cette unité est désuète. Si tu te pèses avec la même balance au pôle nord, tu seras plus lourd. Ta confusion vient vraiment du fait qu'une masse n'est pas un poids.

Je n'ai jamais pensé que la masse pouvait varier, mais que le nombre de Newtons appliqués à cette masse, fixe par la gravitation, variait selon la localisation sur terre (ou sur la lune). Ce que je disais avec mon exemple d'horloges, c'est que toute masse disons des tomates, pesée par le Kg masse était elle aussi affectée par la localisation. Et donc, si mon raisonnement est exact, un astronaute pèsera 1/3 de son poids terrestre sur la lune, mais s'il transporte ses poids Kg masse avec lui, ça en prendra exactement autant que sur terre pour le peser. Je pense, en conséquence que le Kg mesure la même masse partout, à Paris = 9.81 Newtons et + ou - ailleur. (C'est vrai que l'adoption du Newton comme unité de force dans le SI est beaucoup plus logique que le KG force, ancienne mesure).
Reprenez-moi si j'ai tort, je ne suis plus trés jeune mais
j'aime encore comprendre, et je suis heureux de me recycler dans les nouvelles mesures.

Amicalement,

Anton.

[invitef4234238]

En réalité, la confusion viens du fait que lorsqu'on "pèse" quelque chose, on mesure sa masse (qui est la même n'importe où dans l'univers); et non son poids qui lui peut considérablement varier selon le champs gravitationnel auquel cette masse est soumise.

Anton.