Grandeur physique - Définition

un centimètre carré.

Une grandeur physique est un ensemble d'unités de mesure, de variables, d'ordres de grandeur et de méthodes de mesure (qui sont l'objet de la métrologie) lié à un aspect ou phénomène particulier de la physique. Par exemple, la grandeur longueur regroupe tout ce qui concerne les distances.

L'addition et la soustraction est seulement possible entre données de même grandeur. En revanche, il est possible de multiplier ou de diviser des grandeurs différentes, auquel cas on obtient une nouvelle grandeur dérivée des deux autres. Par exemple, la vitesse est issue de la division de la longueur par le temps. Il existe donc théoriquement une infinité de grandeurs, mais seul un certain nombre d'entre elles sont utilisées dans la pratique. Le domaine de la physique qui traite des relations entre les grandeurs est l'analyse dimensionnelle.

Grandeurs fondamentales

Le possibilité de dériver des grandeurs à partir d'autres implique l'existence d'un point de départ, autrement dit de grandeurs fondamentales ou grandeurs de base. Ces grandeurs, ou plutôt leurs unités, sont souvent regroupées en systèmes d'unités en fonction de l'utilité de leurs relations et de leurs combinaisons. Le système actuellement le plus répandu est le système international qui repose sur sept unités de base.

Les grandeurs fondamentales sont également étroitement liées à des domaines particuliers de la physique. Une tentative de classement en fonction de ces domaines est proposée ci-dessous. Les grandeurs mentionnées sont celles du système international. Pour chaque grandeur est donnée sa dimension au sens de l'analyse dimensionnelle, ainsi que l'unité correspondante du SI. La liste n'est pas exhaustive. L'incorporation de la grandeur angle dans les analyses dimensionnelles n'est pas générale. Les deux approches, avec ou sans incorporation, sont indiquées.

Espace-temps et cinématique

Fondamentales : longueur (L, mètre), temps (T, seconde)

Dérivées : superficie (L², mètre carré), volume(L³, mètre cube), angle (sans dimension ou noté α, radian), angle solide (stéradian), fréquence (T^-1, herz), vitesse (LT^-1, mètre par seconde), accélération (LT^-2, mètre par seconde par seconde), vitesse angulaire (αT^-1, radian par seconde)

Mécanique

Fondamentale : masse (M, kilogramme)

Dérivées :

• pression (ML^-1T^-2, pascal), masse volumique (ML^-3, kilogramme par mètre cube)

• énergie (ML²T^-2, joule), quantité de mouvement (MLT^-1, newton.seconde), moment angulaire (ML²T^-1α^-1 ou ML²T^-1)

• puissance (ML²T^-3, watt), force (MLT^-2, newton), couple (mécanique) (ML²T^-2α^-1 ou ML²T^-2, newton.mètre par radian ou newton.mètre)

• action (physique) (ML²T^-1)

Thermodynamique et mécanique statistique

Fondamentales : Température (Θ, kelvin), Quantité de matière (mole)

Dérivées : Enthalpie (ML²T^-2, joule), Entropie (ML²T^-2Θ^-1, joule par kelvin)

Electromagnétisme

Fondamentale : Courant électrique (I, ampère)

Dérivées :

• Charge électrique (IT, coulomb), densité de courant (IL^-2, ampère par mètre carré)

• potentiel électrique (ML²T^-3I^-1, volt), champ électrique (MLT^-3I^-1, volt par mètre), champ magnétique (MT^-2I^-1α^-1 ou MT^-2I^-1, tesla)

• conductivité électrique (I²T³L^-3M^-1, siemens par mètre), résistance et impédance (ML²T^-3I^-2, ohm), admittance (I²T³L^-2M^-1, siemens), capacité (I²T⁴L^-2M^-1, farad), permittivité (I²T⁴L^-3M^-1, farad par mètre)

Optique

Fondamentale: intensité lumineuse (I_v, candela)