Quantités fondamentales vs dérivées
L'expérimentation est un aspect fondamental de la physique et des autres sciences physiques. Les théories et autres hypothèses sont vérifiées et établies comme vérité scientifique au moyen d'expériences menées. Les mesures font partie intégrante des expériences, où les grandeurs et les relations entre différentes grandeurs physiques sont utilisées pour vérifier la véracité de la théorie ou de l'hypothèse testée.
Il existe un ensemble très commun de grandeurs physiques qui sont souvent mesurées en physique. Ces grandeurs sont considérées par convention comme des grandeurs fondamentales. En utilisant les mesures de ces grandeurs et les relations entre elles, d'autres grandeurs physiques peuvent être dérivées. Ces grandeurs sont appelées grandeurs physiques dérivées.
Grandeurs fondamentales
Un ensemble d'unités fondamentales est défini dans chaque système d'unités, et les quantités physiques correspondantes sont appelées les quantités fondamentales. Les unités fondamentales sont définies indépendamment, et souvent les quantités sont directement mesurables dans un système physique.
En général, un système d'unités nécessite trois unités mécaniques (masse, longueur et temps). Une unité électrique est également nécessaire. Même si l'ensemble d'unités ci-dessus peut suffire, pour des raisons pratiques, peu d'autres unités physiques sont considérées comme fondamentales. c.g.s (centimètre-gramme-seconde), m.k.s (mètre-kilogramme seconde) et f.p.s (pied-livre-seconde) sont des systèmes anciennement utilisés avec des unités fondamentales.
Le système d'unités SI a remplacé la plupart des anciens systèmes d'unités. Dans le système d'unités SI, par définition, les sept grandeurs physiques suivantes sont considérées comme des grandeurs physiques fondamentales et leurs unités comme des unités physiques fondamentales.
| Quantité | Unité | Symbole | Dimensions |
| Longueur | Mètre | m | L |
| Messe | Kilogramme | kg | M |
| Heure | Secondes | s | T |
| Courant électrique | Ampère | A | |
| Température thermodynamique | Kelvin | K | |
| Quantité de substance | Taupe | mol | |
| Intensité lumineuse | Candela | cd |
Quantités dérivées
Les grandeurs dérivées sont formées par le produit de puissances d'unités fondamentales. En d'autres termes, ces quantités peuvent être dérivées à l'aide d'unités fondamentales. Ces unités ne sont pas définies indépendamment; elles dépendent de la définition des autres unités. Les grandeurs attachées aux unités dérivées sont appelées grandeurs dérivées.
Par exemple, considérons la quantité vectorielle de vitesse. En mesurant la distance parcourue par un objet et le temps pris, la vitesse moyenne de l'objet peut être déterminée. La vitesse est donc une grandeur dérivée. La charge électrique est également une quantité dérivée où elle est donnée par le produit du flux de courant et du temps pris. Chaque quantité dérivée a des unités dérivées. Des quantités dérivées peuvent être formées.
| Quantité physique | Unité | Symbole | ||
| angle du plan | Radian (a) | rad | – | m·m-1 =1 (b) |
| angle solide | Stéradian (a) | sr (c) | – | m2·m-2 =1 (b) |
| fréquence |
Hertz |
Hz | – | s-1 |
| forcer | Newton | N | – | m·kg·s-2 |
| pression, stress | Pascal | Pa | N/m2 | m-1·kg·s-2 |
| énergie, travail, quantité de chaleur | Joule | J | N·m | m2·kg·s-2 |
| puissance, flux rayonnant | Watt | W | J/s | m2·kg·s-3 |
| charge électrique, quantité d'électricité | Coulomb | C | – | A·s |
| différence de potentiel électrique, force électromotrice | Volt | V | W/A | m2·kg·s-3·A-1 |
| capacité | Farad | F | C/V | m-2·kg-1·s4·A 2 |
| résistance électrique | Ohm | V/A | m2·kg·s-3·A-2 | |
| conductance électrique | Siemens | S | A/V | m-2·kg-1·s3·A 2 |
| flux magnétique | Weber | Wb | V·s | m2·kg·s-2·A-1 |
| densité de flux magnétique | Tesla | T | Wb/m2 |
kg·s-2·A-1 |
| inductance | Henry | H | Wb/A | m2·kg·s-2·A-2 |
| Température Celsius | Degré Celsius | °C | – | K |
| flux lumineux | Lumière | lm | cd·sr (c) | m2·m-2·cd=cd |
| éclairement | Lux | lx | lm/m2 | m2·m-4·cd=m-2·cd |
| activité (d'un radionucléide) | Becquerel | Bq | – | s-1 |
| dose absorbée, énergie spécifique (transmise), kerma | Gris | Gy | J/kg | m2·s-2 |
| équivalent de dose (d) | Sievert | Sv | J/kg | m2·s-2 |
| activité catalytique | Katal | kat | s-1·mol | |
Quelle est la différence entre les quantités fondamentales et dérivées ?
• Les grandeurs fondamentales sont les grandeurs de base d'un système d'unités, et elles sont définies indépendamment des autres grandeurs.
• Les grandeurs dérivées sont basées sur des grandeurs fondamentales et peuvent être exprimées en termes de grandeurs fondamentales.
• Dans les unités SI, les unités dérivées reçoivent souvent des noms de personnes comme Newton et Joule.
