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Matériaux et techniques, cours no 1

Cours no 1

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Système international d’unités

Le système international d’unités (SI) existe depuis 1960 mais son héritage est beaucoup plus ancien. En 1790, un « Mémoire sur la nécessité et les moyens de rendre uniformes les mesures, dans tout le Royaume » est présenté à l’Assemblée nationale de la France. En 1799, en France pendant la révolution, est établi le Système métrique décimal. La Convention du mètre (en 1875) rendra ces unités de mesure universelles.

Le SI est composé de 7 unités de base :

● Le mètre (m) ;

● Le kilogramme (kg) ;

● La seconde (s) ;

● L’ampère (A) ;

● Le kelvin (K) ;

● La mole (mol) ;

● La candela (cd).

Préfixes

À l’exception du kilogramme (basé sur un étalon de platine), toutes ces unités sont basées sur des propriétés naturelles. Le kilogramme a aussi la particularité d’être la seule unité de base à être précédé d’un préfixe. Les préfixes servent à former des multiples ou des sous- multiples des unités de base (à l’exception du kilogramme auquel on modifie ou retire le préfixe pour former un multiple ou sous-multiple). Les principaux préfixes sont :

Préfixe Symbole multiplier par ou

méga M 1 000 000 10⁶

kilo k 1 000 10³

hecto h 100 10²

déca da 10 10¹

http://www.cvm.qc.ca/geoffrio/index/materiau/cours1/cours1.html (1 sur 4)15/05/2011 13:37:31

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déci d 0,1 10^-1

centi c 0,01 10^-2

milli m 0,001 10^-3

micro µ 0,000 001 10^-6

nano n 0,000 000 001 10^-9

Unités de longueur utilisées en design industriel

En design industriel on n’utilisera pas le mètre (m) comme unité de mesure pour les distances mais le millimètre (mm). Sur les dessins on emploiera une précision de deux décimales au maximum, par exemple 8,67 mm. L’abréviation (mm) sera indiquée dans un texte, mais, pour sauver du temps et surtout de l’espace, pas dans un dessin. Le système d’unités (SI) est toutefois généralement indiqué dans le cartouche (l’encadré en bas à droite des dessins techniques).

Le pouce (unité impériale) est aussi très utilisé en Amérique du Nord. Les États-Unis (comme le Canada) sont membre de la Convention du Mètre. L’unité « pouce » est

maintenant un dérivé du SI. Un pouce est égal à 25,4 mm. Retenez par coeur ce facteur de conversion. Généralement, on utilise une précision de 3 décimales pour les unités pouces.

pouce(s) = millimètre(s)

Il peut arriver que l’on utilise le mode fractionnaire (1¼" au lieu de 1.25) en pouce, mais c’est relativement rare.

Autres unités utilisées en design industriel

Pour les finis de surfaces, le µmètre ou le µpouce (µIN en anglais) sera généralement utilisé.

Une surface très lisse au toucher peut avoir une rugosité d’environ 1µm. Pouvez-vous convertir cette rugosité en µpouce ?

Pour les calculs de volume, on utilise généralement le cm³ ou le pouce³. Pouvez-vous calculer le pourcentage d’augmentation de longueur des arêtes d’un cube dont on double le volume ?

Pour la masse on utilisera généralement le gramme (g) ou le kilogramme (kg) selon la taille de l’objet. Il est plus commode d’utiliser le gramme pour calculer le poids d’un crayon et le kilogramme pour un frigo. Dans l’autre système, c’est la livre qui sera utilisée.

Unités dérivées utilisées en design industriel et en matériau

Les unités dérivées sont constituées à partir des unités de bases.

Par exemple, vous savez tous que la masse ne représente pas le même poids sur la Terre que sur la Lune. Ce poids représente une force vers le sol. Dans le système international d’unités cette force est appelée newton qui équivaut à kg•m/s². Sur la Terre un kilogramme exerce une force de 9,8 N (9,806 65 exactement) sur le sol.

La courte liste qui suit représente des unités dérivées que nous emploierons dans le présent

1.000 25.40

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cours.

Grandeur Nom de l’unité Symbole Équivaut à

force newton N kg•m/s²

pression pascal Pa N/m²

travail joule J N•m

puissance watt W J/s

Certaines unités dérivées que nous utilisons ne portent pas de noms. La masse volumique, qui peut être exprimée en gramme/cm³ ou en kilogramme/mètre³ en est un exemple. La liste suivante est un rappel des unités souvent employé en design industriel ou dans les autres disciplines utilisant les matériaux. Sur chaque ligne sont représentées deux unités équivalentes avec la même précision que celle provenant de la brochure du « National Institute of Standards and Technology » (voir liens utiles plus bas). Vous pouvez modifier les valeurs, à ce moment la valeur convertie représentée est d’une précision significative que vous recommande votre enseignant.

● pouce(s) = millimètre(s) ;

● µpouce(s) = µmètre(s) ou micron(s) ;

● degré(s) (°) = radian(s) (rad) ;

● pouce(s)^³ = cm^³ ;

● cuillère(s) à thé = cm^³ ou millilitre(s) ;

● kelvin(s) = Celsius ;

● livre(s) = kilogramme(s) ;

● kilogramme(s) force = newton(s) ;

● lbf/in^² = kilopascal(s) ;

● lbf/in^³ = kilogramme(s)/mètre^³ ;

● lbf/in^³ = gramme(s)/cm^³ ou kilogramme(s)/litre ;

● denier(s) = gramme(s)/mètre

Liens utiles

● Brochure résumée sur le Système international d’unités produit par le Bureau International des Poids et Mesures ;

● Convertion des mesures provenant du SI en unité impériale, document publié (en anglais seulement) par le National Institute of Standards and Technology ;

● Site de conversion automatisé « digital/dutch ».

1.000 25.40

1 0.0254

1.0 0.017 453 29

1.00 16.387 064

1.0 4.928 922

0.0 -273.15

1.00 0.453 592 4

1.00 9.806 65

1.0 6.894 757

1.0 27 679.9

1.0 27.679 9

1.0 0.000 1111 111

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Exercice

Formez un groupe de 4 personnes et choisissez un volontaire. Calculez la pression moyenne exercée par ses pieds nus en contact avec un plancher dur.

L’exercice est à compléter avant le début du prochain cours.