étalon

Objet ou instrument qui matérialise une unité de mesure et sert de référence pour l'étalonnage d'autres objets ou instruments.

Toute mesure suppose la définition d'une valeur de référence, l'étalon, pour la grandeur concernée, qui prend le nom d'unité pour une réalisation particulière. Par exemple, la mesure des longueurs a été longtemps fondée sur un mètre étalon constitué par une barre de platine iridié sur laquelle étaient tracés deux traits, la distance entre ces traits étant par définition l'unité de longueur : le mètre.

Les systèmes d'unités

La description du monde physique a conduit à définir et à utiliser de nombreuses grandeurs, donc a priori autant d'étalons et d'unités.

Unités fondamentales et unités dérivées

Cependant les théories ont montré que ces diverses grandeurs n'étaient pas indépendantes et qu'il suffisait de définir un nombre limité d'unités dites fondamentales, les autres unités étant dérivées grâce à l'existence de relations mathématiques entre les grandeurs. Par exemple, la vitesse peut se mesurer avec une unité dérivée des unités fondamentales de distance et de temps : la vitesse (v) est liée à la distance (d) et au temps (t) par la relation v = d/t.

Un système d'unités est donc constitué par un ensemble d'unités fondamentales et d'unités dérivées. Par ailleurs, il doit être complet – les unités fondamentales doivent permettre, par dérivation, de mesurer toutes les grandeurs – et cohérent – une unité fondamentale ne doit pas pouvoir être définie à partir des autres unités fondamentales.

Le système international d'unités

Actuellement, il existe sept unités fondamentales : le mètre (longueur ; symbole : m), le kilogramme (masse ; symbole : kg), la seconde (temps ; symbole : s), l'ampère (intensité de courant électrique ; symbole : A), le kelvin (température ; symbole : K), la candela (intensité lumineuse ; symbole : cd) et la mole (quantité de matière ; symbole : mol) – cette dernière n'a fait son entrée dans le système international d'unités qu'en 1971. Il faut également noter que, pour des raisons pratiques, on définit des multiples et sous-multiples des unités fondamentales et dérivées (1 km = 10³ m, et 1 nm = 10⁻⁹ m).

Les « devoirs » d'un étalon de mesure

L'étalon doit permettre, à une époque donnée, les mesures les plus exactes et les plus précises. La même unité peut être liée à des étalons successifs et différents. Par ailleurs, il doit être autant que possible inaltérable et faire appel à des phénomènes naturels bien reproductibles et contrôlables. Mais cela n'est pas toujours possible : c'est ainsi que le kilogramme est encore défini par la masse d'un prototype matériel.