Voir la source de Mesure physique

{{Voir homonymes|Mesure}}
[[File:13. Using Ruler to Measure Depth of Water (8149551960).jpg|thumb|Mesure d'une profondeur d'eau par un ouvrier du réseau de [[métro de New York]].]]
La '''mesure physique''' est l'action de déterminer la ou les valeurs d'une grandeur ([[longueur]], capacité{{etc}}), par comparaison avec une grandeur constante de même espèce prise comme terme de référence ([[Étalon (modèle)|étalon]] ou [[unité de mesure|unité]]). Selon la définition canonique :
{{énoncé|Mesurer une grandeur, c'est la comparer à une autre grandeur de même espèce prise comme unité.}}
La mesure physique vise à l'[[objectivité]] et à la [[reproductibilité]]. La comparaison est [[numérique]] ; on exprime une caractéristique bien définie de l'objet par un [[nombre rationnel]] [[multiplication|multipliant]] l'unité. Un résultat de mesure physique complet comprend une estimation [[numérique]] de la grandeur, la désignation de l'[[unité de mesure]], une expression de l'[[incertitude de mesure]] et les principales conditions de l'épreuve. L'incertitude est partie intégrante de la mesure, et peut même être son résultat principal.

En [[physique]], la mesure physique se définit comme la détermination de la valeur numérique d'une [[grandeur physique|grandeur]] par l'''interprétation'' du résultat d'une expérience ou d'une observation. Les conditions et les méthodes de cette expérience ou observation déterminent l'incertitude<ref>{{ouvrage |prénom1=Richard |nom1=Taillet |prénom2=Loïc |nom2=Villain |prénom3=Pascal |nom3=Febvre |titre=Dictionnaire de physique |lieu=Bruxelles |éditeur=De Boeck |année=2013 |passage=430 |id=DicPhys}} « Mesure » (1).</ref>.

Le [[Bureau international des poids et mesures]] a établi un [[Système international d'unités]] et des normes de publication des résultats de mesure permettant leur comparaison directe. 

== Généralités ==
{{exergue|En sciences physiques, une première étape essentielle dans l'apprentissage d'un sujet est de trouver comment l'appréhender en chiffres, et des méthodes pour mesurer une qualité qui lui est liée. Je dis souvent que si vous pouvez mesurer ce dont vous parlez et l'exprimer en chiffres, vous en savez quelque chose ; mais si vous ne pouvez le mesurer, le quantifier, votre connaissance est d'une bien pauvre et insatisfaisante espèce : ce peut être le début de la connaissance, mais vous n'avez pas encore, dans vos pensées, avancé jusqu'au stade de ''science'', quel que soit le sujet<ref>{{Citation étrangère|langue=en|In physical science a first essential step in the direction of learning any subject is to find principles of numerical reckoning and practicable methods for measuring some quality connected with it. I often say that when you can measure what you are speaking about and express it in numbers you know something about it; but when you cannot measure it, when you cannot express it in numbers, your knowledge is of a meager and unsatisfactory kind: it may be the beginning of knowledge, but you have scarcely, in your thoughts, advanced to the stage of ''science'', whatever the matter may be.}} [[William Thomson (Lord Kelvin)|William Thomas Thomson, Lord Kelvin]] Electrical Units of Measurement (1883), Popular Lectures and Addresses (1891), Vol. I, 80-I</ref>.|[[William Thomson (Lord Kelvin)|William Thomas Thomson, Lord Kelvin]]}}

La mesure physique est fondamentale dans la plupart des champs scientifiques (chimie, physique, biologie{{etc}}). Elle est essentielle à un grand nombre d'applications industrielles et commerciales.

En [[science de la nature|sciences naturelles]], la mesure est une méthode de comparaison [[objectivité|objective]] et [[reproductibilité|reproductible]] d'une caractéristique des objets. Plutôt que de comparer les objets deux à deux, on indique le [[Rapport (mathématiques)|rapport]] de chacun d'eux à un objet défini par une convention appelé [[unité de mesure]].

Les méthodes les plus simples, en usage depuis l'Antiquité, utilisent un [[compte|comptage]] de l'unité et une évaluation de la fraction, comme avec la [[chaîne d'arpenteur]]. L'[[instrument de mesure]] est une reproduction matérielle de l'unité, certifié par une autorité. Les appareils de mesure se sont perfectionnés en même temps que la physique s'établissait comme une science des [[modèle mathématique|modèles mathématiques]] des rapports entre les grandeurs. Ceux inventés depuis le {{s-|XVII}} se terminent souvent par le [[Suffixe (linguistique)|suffixe]] ''-mètre'' précédé d'un terme qui désigne le mesurande, comme dans '' [[thermomètre]]'', où ''thermo'' rappelle le nom de la chaleur en [[grec ancien]], ou l'unité, comme dans [[voltmètre]], mesurant la [[tension électrique]] entre ses bornes en [[Volt|volts]].

L'accès à une grandeur physique se fait souvent par l'intermédiaire d'une ou de plusieurs [[transducteur|transductions]] dans une autre grandeur. L'ensemble des éléments de l'appareil constitue une ''chaîne de mesure'' du phénomène au résultat [[numérique]]{{sfn|VIM|p=3.10}}.

Le degré de confiance qu'on peut accorder à une mesure physique dépend de l'instrument et de la procédure. Bien qu'un résultat de mesure soit donné de manière usuelle par un nombre suivi d'une unité, elle possède au moins trois composantes : l'estimation, l'incertitude et la probabilité que la mesure soit comprise dans un intervalle donné. Par exemple, la mesure de la longueur d'une [[planche (bois)|planche]] peut donner {{nb|9|mètres}} plus ou moins {{nb|0.01|mètre}}, avec une probabilité de 0,95. Autrement dit, si l'on procède 100 fois à la mesure de cette longueur, environ 95 fois on trouvera une valeur comprise entre {{nb|8.99|mètres}} et {{nb|9.01|mètres}} (on parle d'[[intervalle de confiance]] à 95 %).

La [[métrologie]] est une science auxiliaire de la [[physique]] consacrée à l'étude de la mesure des grandeurs physiques{{sfn|VIM|p=2.2}}, de la définition de leurs unités, et de la réalisation pratique des manipulations permettant d'arriver à un résultat numérique<ref>{{harvsp|id=DicPhys|texte=Dic. Phys.|p=434}} ; [[Trésor de la langue française]], [http://atilf.atilf.fr/dendien/scripts/tlfiv5/advanced.exe?8;s=1286832255; métrologie].</ref>.

=== Caractérisation de la mesure ===

L'expression numérique d'une grandeur se caractérise en premier lieu par la précision de l'écriture. Si l'on écrit que la mesure est de 592 unités, on dit qu'elle n'est ni de 591, ni de 593. Si l'on écrit que la mesure a donné 592,0 unités, on sous-entend qu'elle n'est ni de 591,9, ni de 592,1. Quand cette « précision » augmente, il se trouve un moment où deux [[Mesurage (métrologie)|mesurages]] du même objet donnent un résultat différent. Cette [[incertitude de mesure]] est partie intégrante d'un mesurage.

Face à cette réalité pratique, plusieurs approches sont possibles. On peut considérer qu'il existe une [[Mesurage (métrologie)#Valeur vraie|valeur vraie]], par définition inconnue, que la mesure entache d'une [[erreur de mesure]]. On peut penser qu'il existe un ensemble de valeurs « vraies », c'est-à-dire compatibles avec la définition de la grandeur. On peut se dispenser complètement de la notion de valeur vraie, et établir une ''compatibilité de mesure'' qui est un intervalle dans lequel la mesure doit être considérée comme valide{{sfn|VIM|p=2.11, 2.47}}.

=== Calcul d'incertitude ===
{{article détaillé|Propagation des incertitudes}}
L'une des caractéristiques principales de la mesure physique est l'incertitude qu'elle possède intrinsèquement.

On peut améliorer la procédure de mesure et corriger les erreurs connues ou soupçonnées, le processus se termine toujours par une {{page h'|quantification}}, c'est-à-dire le choix d'une valeur prise dans un nombre fini de valeurs possibles. L'intervalle entre deux valeurs possibles est le minimum de l'incertitude ; souvent, on répète les mesures, et on obtient un jeu de résultats possédant une distribution statistique, expression élaborée de l'incertitude.

La définition de certaines grandeurs, comme la [[fréquence]], implique une incertitude de mesure, puisqu'elle n'est définie par une intégrale de moins l'infini à plus l'infini, et donc à condition de connaître le [[phénomène périodique]] concerné sans aucune limite, ce qui n'est pas le cas dans une mesure.

Le processus de mesure comporte souvent des calculs qui peuvent faire intervenir plusieurs grandeurs, ou des [[fonction de transfert|fonctions de transfert]] qui ne sont pas nécessairement [[linéarité|linéaires]]. On doit donc effectuer des calculs de ''[[propagation des incertitudes]]'' pour déterminer l'incertitude sur le résultat<ref>{{chapitre|prénom1=Marc |nom1=Piel|titre chapitre=Incertitudes de mesure et tolérances |titre ouvrage=Techniques de l'ingénieur, Mesure et contrôle|année=1999|lire en ligne=http://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/genie-industriel-th6/capteurs-et-methodes-de-mesure-42419210/incertitudes-de-mesure-et-tolerances-r285/}}</ref>.

=== Problème de la mesure en mécanique quantique ===
{{article détaillé|Observable|Mesure faible|Problème de la mesure quantique}}
En [[mécanique quantique]], c'est-à-dire à l'échelle atomique, deux phénomènes font obstacle à la mesure :
* le [[principe d'incertitude]] énoncé par [[Werner Heisenberg]], concernant notamment le couplage entre [[impulsion (physique)|impulsion]] et position ;
* la [[fragilité de l'information quantique face aux mesures]], qui fait que la mesure affecte l'objet mesuré.

Ces particularités font de la mesure à l'échelle particulaire un domaine en toute rigueur séparé de celui des mesures physiques à l'échelle macroscopique, qui concerne des objets dont la taille minimale est celle d'un [[point matériel]], d'une [[particule matérielle]] ou d'une [[particule fluide]].

=== Épistémologie de la mesure ===
{{article détaillé|Mesure (épistémologie)}}
L'[[épistémologie]] examine sur quel genre de connaissance débouche la mesure.

== Systèmes de mesures ==
Avant que les unités du [[système international d'unités|Système international]] soient adoptées dans le monde entier, il existait (de manière simultanée ou non) de nombreux systèmes, plus ou moins pratiques et plus ou moins généralisés en termes d'aires d'expansions, d'utilisations professionnelles ou autres.

=== Systèmes de mesures non métriques ===
==== Système impérial (GB, Commonwealth et US) ====
{{Article détaillé|Unités de mesure anglo-saxonnes}}
Les systèmes britanniques des [[unités de mesure anglo-saxonnes|unités anglaises]], puis ultérieurement des [[unités de mesure anglo-saxonnes|unités impériales]], étaient utilisées en Grande-Bretagne, dans le [[Commonwealth]] et aux [[États-Unis|États-Unis d'Amérique]] avant la généralisation du Système international d'unités. Le système vint à être connu comme « unités d'échange U.S. » aux États-Unis d'Amérique où il est toujours appliqué, ainsi que dans certains pays des [[Espace Caraïbe|Caraïbes]]. Ces systèmes de mesures variés ont été un temps appelés ''pied-livre-seconde'' (PLS) d'après les noms des unités impériales pour la distance, la masse et le temps. La plupart des unités impériales sont toujours utilisées en Grande-Bretagne en dépit du basculement général vers le système international. Les panneaux routiers sont toujours en [[Mille (unité)|miles]], [[yard]]s, miles par heure{{etc}}, les gens tendent à indiquer leurs mesures en [[pied (unité)|pied]] et [[pouce (unité)|pouces]], et la bière est vendue en [[pinte]]s, pour donner quelques exemples. Les unités impériales sont utilisées dans de nombreux autres lieux ; en particulier dans de nombreux pays du Commonwealth qui sont pourtant considérés comme « métriques », les surfaces de terrains sont mesurées en [[acre (unité)|acres]] et les surfaces de sol en pieds carrés, particulièrement dans les transactions commerciales (plus que dans les statistiques gouvernementales). De manière similaire, le [[gallon]] impérial est utilisé dans de nombreux pays considérés comme « métriques » dans les stations d'essences et pétrolières, comme dans les [[Émirats arabes unis]].

=== Système métrique ===
[[Fichier:CGKilogram.jpg|thumb|Vue d'artiste de l'étalon kilogramme en platine iridié.]]
{{Article détaillé|Système métrique}}
Le [[système métrique]] est un [[système d'unités]] décimalisé basé sur le [[mètre]] et le [[gramme]]. Il existe dans de nombreuses variantes, avec différents choix d'unités de base, bien que cela n'affecte en rien ses applications quotidiennes. Depuis les années 1960, le Système international d'unités (SI) - détaillé plus bas - est le système métrique standard internationalement reconnu. Les unités métriques de masse, de longueur, et d'électricité sont largement utilisées tant dans les applications quotidiennes que scientifiques. Le principal avantage du système métrique est qu'il possède une seule et unique unité de base pour chaque quantité physique. Toutes les autres unités sont des [[puissance (mathématiques élémentaires)|puissances]] de 10 de l'unité de base. Les conversions entre unités sont donc simples du fait qu'il suffit de multiplier (respectivement diviser) par 10, 100, 1000{{etc}} pour passer d'une unité à l'autre. Toutes les longueurs et distances sont, par exemple, mesurées en mètres, ou en millièmes de mètres (millimètres) ou en milliers de mètres (kilomètres) et ainsi de suite. Il n'y a donc pas profusion d'unités différentes avec des facteurs différents pour la conversion comme dans le système impérial. L'utilisation de fraction (par exemple 2/5 de mètre) n’est pas interdite mais est peu usuelle.

=== Système international ===
{{Article détaillé|Système international d'unités}}
Le Système international d'unités (abrégé en '''SI''') est la forme moderne et révisée du système métrique. C'est le [[système d'unités]] le plus répandu dans le monde, à la fois dans la vie courante et dans les domaines scientifiques. Le SI a été développé dans les années 1960 à partir du système MKS ([[mètre]]-[[kilogramme]]-[[seconde (temps)|seconde]]) préférentiellement au [[système CGS]] ([[centimètre]]-[[gramme]]-[[seconde (temps)|seconde]]), qui possède de multiples variantes. Le SI introduit dès ses débuts de nombreuses et nouvelles unités ne faisant pas partie initialement du système métrique.

Il y a deux types d'unités SI, les unités de base et les unités secondaires. Les unités de base sont les mesures correspondant au temps, à la longueur, à la masse, à la température, à la quantité (d'objets), au courant électrique, et l'intensité lumineuse. Les unités secondaires sont construites sur les unités de base ; par exemple la masse volumique qui s'exprime en {{nb|kg/m3}}.

Pour faciliter la communication verbale, le système international prévoit des [[Préfixe du système international|préfixes]] en alternative à l'énoncé de grands nombres ou de la [[notation scientifique]].

=== Les grandeurs de base ===
La [[physique]] relie entre eux par des relations mathématiques les mesurandes, de sorte qu'on peut toujours les ramener, par l'[[analyse dimensionnelle]], à un petit nombre de grandeurs de base.
{|class="wikitable center"
|+ Grandeurs de base et dimensions du SI
! Grandeur de base !! Symbole de la<br>dimension
|-
| [[Longueur]] || align="center" | [[L (lettre)|<math>\rm L </math>]]
|-
| [[Masse]] || align="center" | [[M (lettre)|<math>\rm M</math>]]
|-
| [[Temps (physique)|Temps]] ou durée || align="center" | [[T (lettre)|<math>\rm T</math>]]
|-
| [[Courant électrique|Intensité électrique]] || align="center" | [[I (lettre)|<math>\rm I</math>]]
|-
| [[Température thermodynamique]] || align="center" | [[Thêta|<math>\rm \Theta</math>]]
|-
| [[Quantité de matière]] || align="center" | [[N (lettre)|<math>\rm N</math>]]
|-
| [[Intensité lumineuse]] || align="center" | [[J (lettre)|<math>\rm J</math>]]
|}

==== Longueur ====
{{Article détaillé|Longueur|Mètre}}
Les longueurs mesurées s'expriment dans le système international en [[mètre]]s (symbole : m). Dans la vie courante, et selon les cas, on fait régulièrement usage des multiples courants que sont le kilomètre, le centimètre et le millimètre :
* les mesures de [[superficie]]s sont « homogènes » à des longueurs au carré (L{{exp|2}}), ce que l'on retrouve facilement dans l'expression des unités secondaires : kilomètre carré, mètre carré{{etc}} mais pas pour [[are]] ({{nb|100|m|2}}) ou [[hectare]] ({{nb|10000|m|2}}).
* les mesures de [[volume]] sont « homogènes » à des longueurs au cube (L{{exp|3}}). L'unité de base « dérivée » est donc le mètre cube. Cependant, on utilise de manière usuelle le [[litre]] qui est égal à un décimètre cube.

==== Masse ====
{{Article détaillé|Masse|Kilogramme}}
La masse est habituellement exprimée en [[kilogramme]]s (usuellement appelé "kilo", symbole : kg). Cette appellation rappelle que le kilogramme est à l'origine un multiple du [[gramme]], unité de base du système CGS. On pourra noter que ceci a conduit à conserver un nom spécifique pour le multiple de mille kilogrammes qui n'est jamais appelé kilokilogramme mais est connu sous le nom de [[tonne]] (symbole : t).

==== Temps ====
{{Article détaillé|Temps|Seconde (temps)}}
Les mesures du temps s'effectuent dans le système international en [[seconde (temps)|secondes]]. La seconde est la seule unité du système international dont l'usage conserve une référence au système de comptage sexagésimal, possédant des unités dérivées d'ordre supérieur qui ne sont pas multiples de 10 de l'unité de base, mais multiples de 60 ([[minute (temps)|minute]], [[heure]]), puis de 24 ([[jour]]){{etc}}

==== Courant électrique ====
{{Article détaillé|Courant électrique|Ampère (unité)}}
L'intensité du courant électrique est mesurée en [[ampère]]s ({{nb|A}}) dans le système international, à partir duquel sont dérivées les autres unités appliquées pour les mesures de courant électrique (c'est-à-dire le [[volt]] ({{nb|V}}) pour la différence de potentiel et l'[[Ohm (unité)|ohm]] ({{nb|Ω}}) pour la résistance, entre autres).

==== Température ====
{{Article détaillé|Température|Kelvin}}
L'unité de température ''absolue'' du système international est le [[kelvin]]s ({{nb|K}}), mesure directe de l'agitation thermique. Cette unité est utilisée de manière usuelle dans le domaine scientifique. Dans la vie courante (hors espace américain anglophone), l'unité utilisée est le [[degré Celsius]] ({{nb|°C}}) (anciennement appelé centigrade) - dont l'échelle fut construite sur les phénomènes de fusion-ébullition de l'[[eau]], qui se déduit de l'échelle Kelvin par la transformation suivante : ''température ({{nb|°C}}) + 273,15 = température ({{nb|K}})''.

==== Quantité de matière ====
{{Article détaillé|Quantité de matière|Mole (unité)}}
Une quantité de matière (Q) est exprimée selon l'échelle molaire dont l'unité est la [[mole (unité)|mole]] ({{nb|mol}}). Cette unité correspond à {{nb|6,02 e23}} objets ([[nombre d'Avogadro]]). Elle est fréquemment utilisée en [[chimie]], particulièrement pour les mesures de densité ("homogène" à Q/L{{exp|3}}) qui rapportent la quantité de matière (ou d'objets chimiques) à un volume.

==== Intensité lumineuse ====
{{Article détaillé|Intensité lumineuse|Candela}}
Dans le système international, l'intensité lumineuse (sous-entendu perçue par l'œil humain) est mesurée par une échelle dont l'unité de base est la [[candela]] (cd, à ne pas confondre avec "Cd", symbole chimique du [[cadmium]]).

=== Grandeurs et unités secondaires ===
==== Grandeurs secondaires à dimensions non nulles et unités utilisées ====
Dans le tableau ci-après sont présentées des grandeurs secondaires à dimensions non nulles et leurs unités<ref name="unonSI">[http://www.bipm.org/fr/si/si_brochure/chapter2/2-2/table3.html Unités non SI sur le site du BIPM.]</ref>, ainsi que quelques instruments de mesure.

{| class="wikitable"
!Dimension <!--ordre alphabétique-->
!Unité secondaire
!Symbole SI)
!Homogène à
!Exemples d'unités dérivées
!Instruments de mesure
|-
| [[Accélération]]
| mètre par seconde carrée
| {{nb|m s-2}}
| L T{{exp|-2}}
|
| [[Accéléromètre]]
|-
| [[Masse volumique]]
| kilogramme par mètre cube
| {{nb|kg m3}}
| M L{{exp|-3}}
|
| [[Pycnomètre]]
|-
| [[Énergie]]
| [[joule]]
| {{nb|J}}
| M L{{exp|2}} T{{exp|-2}}
| [[calorie]]
| [[Calorimètre]]
|-
| [[Force (physique)|Force]]
| [[newton (unité)|newton]]
| {{nb|N}}
| M L T{{exp|-2}}
|
| [[Dynamomètre]]
|-
| [[Fréquence]]
| [[hertz]]
| {{nb|Hz}}
| T{{exp|-1}}
|
| [[Fréquencemètre]]
|-
| [[Pression]]
| [[pascal (unité)|pascal]]
| {{nb|Pa}}
| M L{{exp|-1}} T{{exp|-2}}
| [[Bar (unité)|bar]], [[torr]]
| [[Manomètre]]
|-
| [[Puissance (physique)|Puissance]]
| [[watt]]
| {{nb|W}}
| M L{{exp|2}} T{{exp|-3}}
|
| [[Wattmètre]]
|-
| [[Superficie]]
| mètre carré
| {{nb|m2}}
| L{{exp|2}}
| [[are]], [[hectare]]
|
|-
| [[Vitesse]]
| mètre par seconde
| {{nb|m s-1}}
| L T{{exp|-1}}
| kilomètre par heure
| [[Vélocimétrie|Vélocimètre]]
|-
| [[Volume]]
| mètre cube
| {{nb|m3}}
| L{{exp|3}}
| [[litre]]
|
|}

==== Grandeurs à dimension nulle et unités utilisées ====
{{Article détaillé|Grandeur sans dimension}}
Les grandeurs se présentant comme un rapport de grandeurs de mêmes dimensions sont adimensionnelles au sens mathématique du terme (leur dimension est nulle) et sont donc des [[scalaire (mathématiques)|scalaires]]. Leur unité est donc (généralement) le nombre 1 et ne porte pas de nom, bien que certaines grandeurs peuvent s'exprimer dans des unités portant des noms spécifiques<ref name="unonSI" /> (elles restent cependant adimensionnelles). Parmi ces dernières, on peut trouver la mesure d'[[angle]] plan ou solide (respectivement [[radian]] et [[stéradian]]), la mesure de rapport entre deux puissances (en [[décibel]] ou [[bel]]), entre autres.

Les échelles dans lesquelles ces mesures peuvent également être exprimées dans un système non décimal (comme le [[système sexagésimal]] pour une mesure d'angle exprimée en [[degré (angle)|degrés]], qui est calquée sur la mesure du temps) ou dans une échelle non linéaire (par exemple logarithmique pour la mesure du rapport entre deux puissances).

=== Moyens de mesure ===
==== Grandeurs étalons ====
===== Longueur =====
[[Fichier:Metre pliant 500px.png|thumb|Mètre pliant|120px]]
Une « [[Règle (instrument de géométrie)|règle]] » est un outil utilisé en [[géométrie]], [[dessin technique]], et autres afin de mesurer les distances ou tracer des lignes droites. Strictement parlant, un [[té]] est l'instrument utilisé pour tracer les lignes et l'instrument conçu pour la détermination des mesures est appelé "règle". De nombreuses et différentes formes d'instruments flexibles sont utilisées pour déterminer les longueurs, comme le mètre de charpentier, le mètre-ruban utilisé par les tailleurs, le mètre rétractable utilisé par les hommes de chantier, [[pied à coulisse]]{{etc}}

Dans des contextes particuliers, on utilise d'autres instruments de mesure de longueur. À l'échelle microscopique, la profilométrie [[laser]] permet de mesurer un profil avec une précision de quelques dizaines de [[nanomètre]]s. À l'échelle « humaine », on peut employer des {{page h'|télémètre}}s.

===== Temps =====
Les outils de mesure les plus communs pour la mesure du temps sont les [[horloge]]s, pour des périodes inférieures au jour, et le [[calendrier]] pour des périodes supérieures. Les horloges se déclinent en genres plus ou moins exotiques allant des [[montre (horlogerie)|montres]] à l'[[Clock of the Long Now|Horloge de Long Now]]. Elles peuvent être pilotées par de nombreux mécanismes, comme le [[pendule (physique)|pendule]] par exemple. Il y a également une grande variété de [[calendrier]]s, par exemple le [[calendrier lunaire]] et le [[calendrier solaire]], bien que le plus utilisé soit le [[calendrier grégorien]].

Le [[chronomètre]] (maritime) est un outil de mesure du temps assez précis pour être utilisé comme standard de temps portable, habituellement utilisé pour la détermination des [[longitude]]s par le biais de la [[navigation astronomique]].

Le type le plus précis d'instruments de mesure du temps est l'[[horloge atomique]]. Elle est à comparer avec des instruments plus anciens et plus rudimentaires, comme le [[sablier]], le [[cadran solaire]] ou la [[clepsydre]].

===== Masse =====
Une échelle de [[masse]] (et non de [[poids]]) est une référence pour la mesure de masse d'un corps. En dehors des outils numériques, le meilleur moyen de mesurer la masse est l'utilisation d'une balance. Dans sa forme conventionnelle, cette classe d'instruments de mesure compare l'échantillon, placé dans un plateau (de mesure) et suspendu à une extrémité d'un fléau, l'autre soutenant un plateau (de référence) suspendu dans lequel est placée une masse-étalon (ou une combinaison de masses-étalons). Afin de procéder à la mesure de la masse de l'objet placé dans le plateau, des masses (appelées couramment mais de manière inappropriée "poids") sont ajoutées dans le plateau de référence jusqu'à ce que le fléau soit autant en [[Équilibre statique (mécanique)|équilibre]] (mécanique) que possible. Une manière moins précise de procéder à une mesure de masse basée sur la déformation d'un ressort calibré qui se déforme linéairement en fonction de la masse supportée.

La notion de masse peut aussi se référer à l'inertie d'un objet.

===== Température =====
La température est une grandeur physique mesurée à l’aide d’un thermomètre et étudiée en [[thermométrie]]. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert thermique entre le corps humain et son environnement. En physique, elle se définit de plusieurs manières : comme fonction croissante du degré d’agitation thermique des particules (en [[théorie cinétique des gaz]]), par l’équilibre des transferts thermiques entre plusieurs systèmes ou à partir de l’entropie (en thermodynamique et en [[physique statistique]]). La température est une variable importante dans d’autres disciplines : météorologie et climatologie, médecine, et chimie.

L’échelle de température la plus répandue est le degré Celsius, dans laquelle la glace (formée d'eau) fond à {{nb|0|°C}} et l'eau bout à environ {{nb|100|°C}} dans les conditions standard de pression. Dans les pays utilisant le système impérial (anglo-saxon) d’unités, on emploie le degré Fahrenheit où la glace fond à {{nb|32|°F}} et l'eau bout à {{nb|212|°F}}. L’unité du Système international d'unités (SI), d’utilisation scientifique et définie à partir du zéro absolu, est le kelvin dont la graduation est identique à celle des degrés Celsius.

{| class="wikitable"
! À partir de : !! Kelvin !! Celsius !! Fahrenheit !! Rankine !! Réaumur
|-
|<math>T_{\text{Kelvin}} = </math>|| <math>T_K</math> || <math>T_C + 273{,}15</math> || <math>\frac{5} {9}(T_F + 459{,}67)</math> || <math>\frac{5} {9}T_{Ra}</math> || <math>\frac{5} {4}T_{Re} + 273{,}15</math>
|-
| <math>T_{\text{Celsius}} = </math>|| <math>T_K - 273{,}15</math>|| <math>T_C</math> || <math>\frac{5} {9}(T_F - 32)</math>|| <math>\frac{5} {9}(T_{Ra} - 491{,}67)</math> || <math>\frac{5} {4}T_{Re}</math>
|-
| <math>T_{\text{Fahrenheit}} = </math>|| <math>\frac{9} {5}T_K - 459{,}67</math> || <math>\frac{9} {5}T_C + 32</math> || <math>T_F</math> || <math>T_{Ra} - 459{,}67</math> || <math>\frac{9} {5}T_{Re} + 32</math>
|-
| <math>T_{\text{Rankine}} = </math>|| <math>\frac{9} {5}T_K</math> || <math>\frac{9} {5}T_C + 491{,}67</math> || <math>T_F + 459{,}67</math> || <math>T_{Ra}</math> || <math>\frac{9} {5}T_{Re} + 491{,}67</math>
|-
| <math>T_{\text{Réaumur}} = </math>|| <math>\frac{4} {5}(T_K - 273{,}15)</math> || <math>\frac{4} {5}T_C</math> || <math>\frac{4} {9}(T_F - 32)</math> || <math>\frac{4} {9}(T_{Ra} - 491{,}67)</math> || <math>T_{Re}</math>
|}

===== Intensité électrique =====
Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charges électriques, généralement des électrons, au sein d'un matériau conducteur. Ces déplacements sont imposés par l'action de la force électromagnétique, dont l'interaction avec la matière est le fondement de l'électricité.

L'intensité du courant électrique (parfois désignée « ampérage » 3,4,5,6) est un nombre décrivant le débit de charge électrique à travers une surface donnée, notamment la section d'un fil électrique :
:<math>i(t)=\frac{\mathrm{d}q(t)}{\mathrm{d}t}</math>.
où :<br />
:<math>i</math> est l'intensité du courant ;
:<math>q</math> la charge électrique ;
:<math>t</math> le temps.
Dans le Système international d'unités, l'intensité du courant se mesure en ampères, une unité de base dont le symbole est A.

Un ampère correspond à un débit de charge d'un coulomb par seconde.

L'intensité se mesure à l'aide d'un ampèremètre qui doit être branché en série dans le circuit.

===== Radiométrie et photométrie =====
{| class="wikitable"
! style="background:#fdc101;" | [[Photométrie (optique)#Grandeurs photométriques|Valeur photométrique]]
! style="background:#fdc101;" | Symbole
! style="background:#fdc101;" | Unité SI (symbole)
! style="background:#00f88f;" | [[Radiométrie|Valeur radiométrique]]
! style="background:#00f88f;" | Symbole
! style="background:#00f88f;" | Unité SI (symbole)
! style="background:#DCDCDC;" | Dimension
|-
| [[Quantité de lumière]] ||<math>Q_v</math>|| lumen seconde ({{nb|lm s}}) || [[Énergie électromagnétique|Énergie rayonnante]] || <math>Q_e</math>|| joule ({{nb|J}}) || M L{{exp|2}} T{{exp|−2}}
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| [[Flux lumineux]] || <math>\phi_v</math> || lumen ({{nb|lm}})|| Flux rayonnant || <math>\phi_e</math> || watt ({{nb|W}}) || M L{{exp|2}} T{{exp|−3}}
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| [[Intensité lumineuse]] ||<math>I_v</math> || candela ({{nb|cd}}) || Intensité rayonnante || <math>I_e</math>|| watt par stéradian ({{nb|W sr−1}}) || M L{{exp|2}} T{{exp|−3}}
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| [[Luminance]] || <math>L_v</math> || candela par mètre carré ({{nb|cd m−2}}) || [[Luminance énergétique]] || <math>L_e</math> || watt par mètre carré stéradian ({{nb|W m−2 sr−1}}) || M T{{exp|−3}}
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| [[Éclairement lumineux]] || <math>E_v</math>|| lux ({{nb|lx}})|| [[Éclairement énergétique]] || <math>E_e</math>|| watt par mètre carré ({{nb|W m−2}}) || M T{{exp|−3}}
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| Émittance lumineuse || <math>M_v</math> || lux ({{nb|lx}}) ou lumen par mètre carré ({{nb|lm m-2}})|| [[Exitance]] || <math>M_e</math>|| watt par mètre carré ({{nb|W m−2}}) || M T{{exp|−3}}
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| Exposition lumineuse|| <math>H_v</math> || lux seconde ({{nb|lx s}}) || Exposition || <math>H_e</math> || joule par mètre carré ({{nb|J m-2}}) || M T{{exp|−2}}
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==== Grandeurs dérivées ====
===== Force =====
{{Article détaillé|Force (physique)|Dynamomètre}}
Une [[force (physique)|force]] (dont l'intensité est exprimée couramment en [[newton (unité)|newtons]] qui a la dimension masse × longueur × temps{{exp|-2}}) peut se mesurer avec différents instruments dont le plus simple est le [[dynamomètre]], qui consiste en un [[ressort]] assorti de graduations. Certains des instruments de mesure de masse, ceux qui n'utilisent pas de masse de référence, mesurent en réalité une force, et convertissent en utilisant la valeur du champ de gravité terrestre. Ainsi, une balance à plateau serait aussi exacte sur la Lune que sur la Terre, tandis qu'une balance à ressort ou électronique se tromperait d'un facteur six.

===== Pression =====
{{Article détaillé|Pression|Baromètre|Manomètre}}
La [[pression]] se mesure à l'aide d'un [[baromètre]] dans le cadre météorologique (variations modérées autour d'un bar) ou d'un [[manomètre]] pour les variations plus grandes. La pression correspond à une force par unité de surface. Il existe plusieurs types d'instruments :
* Le baromètre de [[Evangelista Torricelli|Torricelli]] consiste en une colonne renversée remplie de [[Mercure (chimie)|mercure]], dont le sommet est à pression quasi nulle. On mesure alors la hauteur de liquide qui compense la pression atmosphérique (voir : [[poussée d'Archimède]]). 
* Le baromètre à gaz utilise la variation de volume d'un gaz. Celle-ci dépend autant que de la température que de la pression, il faut donc utiliser en même temps un thermomètre pour effectuer une compensation.
* Le baromètre anéroïde utilise la déformation d'une capsule sous vide, principe repris en microtechnologie par les [[microsystème]]s capacitifs de mesure de pression.

== Voir aussi ==
{{catégorie principale}}
=== Bibliographie ===
* {{ouvrage|id=VIM |auteur=[[Bureau international des poids et mesures]]|titre=Vocabulaire international de métrologie |année=2012 |édition=3 |lire en ligne=https://www.bipm.org/utils/common/documents/jcgm/JCGM_200_2012.pdf}}.
* {{ouvrage|id=GUM |langue=en |auteur=[[Bureau international des poids et mesures]]|titre=Évaluation des données de mesure —Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure |année=2008 |édition=1 |lire en ligne=https://www.bipm.org/utils/common/documents/jcgm/JCGM_100_2008_E.pdf}}.
* {{ouvrage|prénom1=Jean |nom1=Hladik |titre=Unités de mesure |sous-titre=étalons et symboles des grandeurs physiques |lieu=Paris |éditeur=Masson |année=1992 |collection=Mesures physiques}}
* {{ouvrage|prénom1=Albert |nom1=Pérard |titre=Les mesures physiques|lieu=Paris|éditeur=PUF |lien éditeur=Presses universitaires de France |collection= Que sais-je ?|numéro dans la collection=244 |année première édition=1947|numéro d'édition=4|année=1968}}
* {{ouvrage|prénom1=Gérard|nom1=Prieur|responsabilité1=coord. |prénom2=Mustapha |nom2=Nadi |responsabilité2=dir. |prénom3=Long-Den |nom3=Nguyen |responsabilité3=dir. |prénom4=Gérard |nom4=Tsalkovitch |responsabilité4=dir. |titre=La mesure et l'instrumentation |sous-titre=état de l'art et perspectives|lieu=Paris|éditeur=Masson |année=1995 |collection=Mesures physiques |id=Prieur1995}} préface de [[Georges Charpak]].
* {{Ouvrage|prénom1=Jean|nom1=Perdijon|titre=La mesure|lieu=Paris|éditeur=Flammarion|collection=Dominos |année=2012 |année première édition=1998}}
* {{Ouvrage|prénom1=Jean|nom1=Perdijon|titre=Pour faire bonne mesure|lieu=Les Ulis|année=2020|éditeur=EDP Sciences|présentation en ligne=https://laboutique.edpsciences.fr/en/product/1129/9782759824281/Pour%20faire%20bonne%20mesure}}

=== Articles connexes ===
* [[Métrologie]]
* [[Conférence générale des poids et mesures]]
* [[Erreur de mesure]]

=== Liens externes ===
{{Liens}}
* [https://www.bipm.org/fr/about-us/ Bureau International des Poids et Mesures]
* {{en}} [https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/SpecialPublications/NIST.SP.330-2019.pdf NIST Special Publication 330 - The International System of Units (SI)]
* [https://www.bipm.org/utils/common/pdf/si-brochure/SI-Brochure-9-FR.pdf Le Système international d'unités, {{9e|édition}}, 2019, Bureau international des poids et mesures] {{pdf}}

== Notes et références ==
{{Références}}

{{Portail|physique|chimie|technologies}}

[[Catégorie:Mesure physique|*]]
[[Catégorie:Métrologie]]
[[Catégorie:Physique expérimentale]]
[[Catégorie:Concept en physique]]