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[Métrologie] Pourquoi faut-il encore un étalon de masse?




  1. #1
    CM63

    [Métrologie] Pourquoi faut-il encore un étalon de masse?

    Bonjour,

    Je me pose une question, certainement naïve, merci de m'éclairer:
    - étant donné qu'on sait comment la masse agit sur l'espace-temps, de par la relativité générale, c'est-à-dire, étant donné qu'on sait comment les Kg agissent sur les mètres et les secondes, pourquoi a-t-on encore besoin d'un étalon de masse?

    -----


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  3. #2
    mach3

    Re : [Métrologie] Pourquoi faut-il encore un étalon de masse?

    surement un lien avec la petitesse de l'effet, et de la difficulté d'isoler les effets de différentes masses les uns des autres...

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  4. #3
    Deedee81

    Re : [Métrologie] Pourquoi faut-il encore un étalon de masse?

    Salut,

    Etant donné qu'en science on pèse souvent des masses (en kilogrammes) il faut bien savoir ce que vaut un kilogramme. Toute mesure est une comparaison à un étalon.

    Bien entendu, l'étalon n'est pas forcément un "objet" en dur (comme le mètre en platine iridié utilisé un temps). Tous les étalons (*) ont été remplacés par des étalons basés sur des phénomènes physiques, des expériences physiques et des constantes fondamentales dont on fixe alors définitivement la valeur (comme la vitesse de la lumière dans le vide).

    (*) Il n'en reste qu'un la masse. Mais on a eut la mauvaise surprise de constater que la masse de 1 kg en platine iridié conservée (avec d'infinies précautions) au Pavillon de Breteuil avait varié (par comparaison à des témoins).
    Donc il va être remplacé lui aussi par un étalon basé sur une loi physique et une constante.
    (serait-ce cette histoire qui a motivé ta question ?)

    Ici il sera basé sur l'effet Hall quantique et l'utilisation de la balance du watt, la constante à la base de cette mesure est la constante de Planck qui sera ainsi fixée.
    Des expériences ont été confiées à plusieurs laboratoires dans le monde avec pour but d'arriver à une précision suffisante et des résultats concordants (à mieux qu'une précision donnée).
    Objectif atteint. On est donc dans les dernières phases des changements adoptés.

    https://fr.wikipedia.org/wiki/Kilogr...ures_possibles
    https://www.bipm.org/en/measurement-units/rev-si/
    Voir aussi le roadmap de la révision du S.I. : https://www.bipm.org/utils/common/pdf/SI-roadmap.pdf
    (on devrait avoir la révision définitive fin de cette année et les décisions officielles définitives courant de l'année prochaine)

    Concernant ta remarque "on sait comment la masse agit sur l'espace-temps". Oui, c'est vai. Mais utiliser cet effet pour mesurer les masses est totalement impossible car le résultat dépend de la constante de gravitation G. Et c'est une des constantes les plus difficiles à mesurer, c'est une des constantes universelles les moins précises.
    Dernière modification par Deedee81 ; 12/03/2018 à 12h50.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)


  5. #4
    f6bes

    Re : [Métrologie] Pourquoi faut-il encore un étalon de masse?

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Mais on a eut la mauvaise surprise de constater que la masse de 1 kg en platine iridié conservée (avec d'infinies précautions) au Pavillon de Breteuil avait varié (par comparaison à des témoins).
    .
    Bjr Deedee,
    Est ce à dire que les "témoins" sont plus fiables que...l'étalon ?
    Que diable remplaçons l'étalon par les témoins
    Bonne journée
    "Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!"

  6. #5
    JPL

    Re : [Métrologie] Pourquoi faut-il encore un étalon de masse?

    Il y a plusieurs étalons secondaires conservés soit au bureau international des poids et mesures (au pavillon de Breteuil à Saint Cloud) soit dans divers pays. La comparaison se fait à partir des mesures sur tout un ensemble d’étalons secondaires, ce qui permet de définir un écart à la moyenne significatif.

    Tous les étalonnages des balances de références sont fait avec des étalons secondaires, justement pour éviter de trop solliciter l’étalon primaire. La comparaison avec l’étalon primaire est faite à des intervalles très éloignés les uns des autres pour éviter trop de manipulations de ce dernier.

    Pour le détail on peu voir par exemple : https://fr.wikipedia.org/wiki/Kilogramme#Copies.
    Rien ne sert de penser, il faut réfléchir avant - Pierre Dac

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    f6bes

    Re : [Métrologie] Pourquoi faut-il encore un étalon de masse?

    Bjr JPL;
    Merci pour les infos .
    Bonne journée
    "Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!"

  9. #7
    CM63

    Re : [Métrologie] Pourquoi faut-il encore un étalon de masse?

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Donc il [l'étalon de masse du pavillon de Breteuil] va être remplacé lui aussi par un étalon basé sur une loi physique et une constante.
    (serait-ce cette histoire qui a motivé ta question ?)
    Oui.

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    ...utiliser cet effet pour mesurer les masses est totalement impossible car le résultat dépend de la constante de gravitation G. Et c'est une des constantes les plus difficiles à mesurer, c'est une des constantes universelles les moins précises.
    Justement, on en aurait fait une constante universelle. Mais j'ai la réponse à ma question :

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    ..il [l'étalon de masse] sera basé sur l'effet Hall quantique et l'utilisation de la balance du watt, la constante à la base de cette mesure est la constante de Planck qui sera ainsi fixée.
    Des expériences ont été confiées à plusieurs laboratoires dans le monde avec pour but d'arriver à une précision suffisante et des résultats concordants (à mieux qu'une précision donnée).
    Objectif atteint. On est donc dans les dernières phases des changements adoptés.

    https://fr.wikipedia.org/wiki/Kilogr...ures_possibles
    https://www.bipm.org/en/measurement-units/rev-si/
    Voir aussi le roadmap de la révision du S.I. : https://www.bipm.org/utils/common/pdf/SI-roadmap.pdf
    (on devrait avoir la révision définitive fin de cette année et les décisions officielles définitives courant de l'année prochaine)
    Merci pour ta réponse.

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  11. #8
    Deedee81

    Re : [Métrologie] Pourquoi faut-il encore un étalon de masse?

    Salut,

    Citation Envoyé par CM63 Voir le message
    Justement, on en aurait fait une constante universelle.
    Oui, comme on va le faire pour h et comme on l'a fait pour c. Mais la précision (de la mesure) de G étant médiocre, cela en aurait fait un étalon de masse tout aussi médiocre. Là est le problème.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  12. #9
    CM63

    Re : [Métrologie] Pourquoi faut-il encore un étalon de masse?

    Merci pour cette info.

  13. #10
    stefjm

    Re : [Métrologie] Pourquoi faut-il encore un étalon de masse?

    Citation Envoyé par CM63 Voir le message
    Bonjour,

    Je me pose une question, certainement naïve, merci de m'éclairer:
    - étant donné qu'on sait comment la masse agit sur l'espace-temps, de par la relativité générale, c'est-à-dire, étant donné qu'on sait comment les Kg agissent sur les mètres et les secondes, pourquoi a-t-on encore besoin d'un étalon de masse?
    Votre question rejoint celle que j'avais posé à propos de la masse et de sa dérivation à partir du temps et de la distance :

    avec G=1 dans ce système.

    http://forums.futura-sciences.com/ph...eur-temps.html

    Si on veut garder G, la relation devient , mais, comme signalé par Deedee, G est très mal connu.

    Pas facile de faire une mesure de masse en pâtisserie en satellisant la farine autour du beurre, surtout sur terre.
    C'est peut-être possible dans l'ISS?...
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

  14. #11
    Tawahi-Kiwi

    Re : [Métrologie] Pourquoi faut-il encore un étalon de masse?

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    (*) Il n'en reste qu'un la masse.
    Il y aussi la redefinition sur base d'une sphere de silicium-28, le NIST semble continuer dans cette voie la, mais a long terme, je suppose en effet qu'on se passera d'un etalon materiel.

    http://forums.futura-sciences.com/co...-silicium.html

    T-K
    If you open your mind too much, your brain will fall out (T.Minchin)

  15. #12
    Deedee81

    Re : [Métrologie] Pourquoi faut-il encore un étalon de masse?

    Citation Envoyé par stefjm Voir le message
    Pas facile de faire une mesure de masse en pâtisserie en satellisant la farine autour du beurre, surtout sur terre.
    C'est peut-être possible dans l'ISS?...
    Pas besoin de satelliser. Une balance de torsion mesurant la force d'attraction entre masse suffit. Mais ça resterait beaucoup trop imprécis.

    Citation Envoyé par Tawahi-Kiwi Voir le message
    Il y aussi la redefinition sur base d'une sphere de silicium-28, le NIST semble continuer dans cette voie la, mais a long terme, je suppose en effet qu'on se passera d'un etalon materiel.

    http://forums.futura-sciences.com/co...-silicium.html

    T-K
    Zut, on aurait préféré un étalon immatériel. Merci de l'info.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  16. #13
    CM63

    Re : [Métrologie] Pourquoi faut-il encore un étalon de masse?

    Avec ces pistes "atomiques" (on avait pensé aussi au carbone), il y a deux problèmes:
    - on est jamais sûr d'avoir un seul isotope,
    - on ne peut compter les atomes autrement que par une mesure de volume ce qui suppose une structure cristalline homogène, sans dislocation, ce qui est pratiquement impossible à réaliser.

    Certes, les pistes "immatérielles" sont beaucoup plus séduisantes.

  17. #14
    JPL

    Re : [Métrologie] Pourquoi faut-il encore un étalon de masse?

    Vu les fluctuations de masses d’origine parfois inconnue du kilogramme étalon primaire et des étalons secondaires (il faut lire le détail dans le lien wiki que j’ai déjà donné) je ne vois pas comment une sphère de silicium y échapperait. L’avantage de la sphère de Si sur l’étalon actuel est que comme sa structure est cristalline on peut définir rigoureusement le nombre d’atomes de Si qu’elle contient et rattacher le kilogramme à la masse atomique.
    Rien ne sert de penser, il faut réfléchir avant - Pierre Dac

  18. #15
    JPL

    Re : [Métrologie] Pourquoi faut-il encore un étalon de masse?

    Nos réponses se sont croisées.

    Il reste toutefois un problème : il faudra bien des étalons secondaires ou tertiaires matériels pour les usages pratiques et là je ne vois pas trop comment faire. Il faudrait que je relise une description de la balance de Watt parce que le souvenir de ma lecture du sujet a subi l’usure du temps.
    Rien ne sert de penser, il faut réfléchir avant - Pierre Dac

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