Tableaux d'unités - Physique-Chimie Seconde
Introduction
Découvrez comment organiser et manipuler les unités dans vos mesures
Définition des tableaux d'unités
Qu'est-ce qu'un tableau d'unités ?
Un tableau d'unités est un outil qui permet d'organiser et de convertir les différentes unités de mesure dans un système cohérent.
Il présente les unités multiples et sous-multiples d'une grandeur physique selon une échelle graduée.
- 1 Organiser les unités de manière hiérarchique
- 2 Faciliter les conversions (multiples et sous-multiples)
- 3 Permettre des calculs cohérents en sciences physiques
- 4 Vérifier l'homogénéité des formules physiques
Tableau des unités de longueur
Unités de longueur
| Grandeur | Symbole | Valeur en mètres |
|---|---|---|
| Kilomètre | km | 1 000 m |
| Hectomètre | hm | 100 m |
| Décamètre | dam | 10 m |
| Mètre | m | 1 m |
| Décimètre | dm | 0,1 m |
| Centimètre | cm | 0,01 m |
| Millimètre | mm | 0,001 m |
Lorsqu'on passe d'une unité plus grande à une unité plus petite, on multiplie par 10 à chaque rang.
Lorsqu'on passe d'une unité plus petite à une unité plus grande, on divise par 10 à chaque rang.
Exemple : 1 km = 1 000 m ; 1 m = 100 cm
Tableau des unités de masse
Unités de masse
| Grandeur | Symbole | Valeur en grammes |
|---|---|---|
| Tonne | t | 1 000 000 g |
| Kilogramme | kg | 1 000 g |
| Hectogramme | hg | 100 g |
| Décagramme | dag | 10 g |
| Gramme | g | 1 g |
| Décigramme | dg | 0,1 g |
| Centigramme | cg | 0,01 g |
| Milligramme | mg | 0,001 g |
Exemple 1 : Convertir 2,5 kg en grammes
2,5 kg = 2,5 × 1 000 = 2 500 g
Exemple 2 : Convertir 450 mg en grammes
450 mg = 450 ÷ 1 000 = 0,45 g
Tableau des unités de volume
Unités de volume
| Grandeur | Symbole | Valeur en m³ |
|---|---|---|
| Kilomètre cube | km³ | 1 000 000 000 m³ |
| Mètre cube | m³ | 1 m³ |
| Décimètre cube | dm³ | 0,001 m³ |
| Centimètre cube | cm³ | 0,000 001 m³ |
| Millimètre cube | mm³ | 0,000 000 001 m³ |
1 dm³ = 1 L (litre)
1 cm³ = 1 mL (millilitre)
1 m³ = 1 000 L
Exemple : 5 L = 5 dm³ = 5 000 cm³
Tableau des unités de temps
Unités de temps
| Grandeur | Symbole | Valeur en secondes |
|---|---|---|
| Jour | j | 86 400 s |
| Heure | h | 3 600 s |
| Minute | min | 60 s |
| Seconde | s | 1 s |
| Milliseconde | ms | 0,001 s |
| Microseconde | µs | 0,000 001 s |
Exemple 1 : Convertir 2 h 30 min en secondes
2 h = 2 × 3 600 = 7 200 s
30 min = 30 × 60 = 1 800 s
Total : 7 200 + 1 800 = 9 000 s
Exemple 2 : Convertir 7 200 s en heures
7 200 ÷ 3 600 = 2 h
Préfixes du Système International
Préfixes SI
| Préfixe | Symbole | Valeur | Puissance de 10 |
|---|---|---|---|
| Yotta | Y | 1 000 000 000 000 000 000 000 000 | 10²⁴ |
| Zetta | Z | 1 000 000 000 000 000 000 000 | 10²¹ |
| Exa | E | 1 000 000 000 000 000 000 | 10¹⁸ |
| Peta | P | 1 000 000 000 000 000 | 10¹⁵ |
| Tera | T | 1 000 000 000 000 | 10¹² |
| Giga | G | 1 000 000 000 | 10⁹ |
| Mega | M | 1 000 000 | 10⁶ |
| Kilo | k | 1 000 | 10³ |
| Hecto | h | 100 | 10² |
| Déca | da | 10 | 10¹ |
| Unité de base | - | 1 | 10⁰ |
| Deci | 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 |
| Pico | p | 0,000 000 000 001 | 10⁻¹² |
| Femto | f | 0,000 000 000 000 001 | 10⁻¹⁵ |
| Atto | a | 0,000 000 000 000 000 001 | 10⁻¹⁸ |
1 km = 1 kilomètre = 1 000 mètres = 10³ m
1 mm = 1 millimètre = 0,001 mètre = 10⁻³ m
1 µm = 1 micromètre = 0,000 001 mètre = 10⁻⁶ m
1 nm = 1 nanomètre = 0,000 000 001 mètre = 10⁻⁹ m
Conversion d'unités complexes
Unités composées
Convertir 36 km/h en m/s :
36 km/h = 36 × (1 000 m) / (3 600 s) = 36 000 m / 3 600 s = 10 m/s
Convertir 20 m/s en km/h :
20 m/s = 20 × (1/1 000 km) / (1/3 600 h) = 20 × 3 600 / 1 000 = 72 km/h
Convertir 2 g/cm³ en kg/m³ :
2 g/cm³ = 2 × (1/1 000 kg) / (1/1 000 000 m³) = 2 × 1 000 000 / 1 000 = 2 000 kg/m³
Donc : 1 g/cm³ = 1 000 kg/m³
Exercice d'application
Problème complet
Un réservoir d'eau a une capacité de 2,5 m³. Une pompe remplit ce réservoir à raison de 50 L/min.
1. Convertir la capacité du réservoir en litres.
2. Convertir le débit de la pompe en m³/h.
3. Calculer le temps nécessaire pour remplir complètement le réservoir vide.
Solution de l'exercice
Correction détaillée
Capacité du réservoir : 2,5 m³
On sait que 1 m³ = 1 000 L
Donc : 2,5 m³ = 2,5 × 1 000 = 2 500 L
La capacité du réservoir est de 2 500 litres.
Débit de la pompe : 50 L/min
On sait que 1 L = 1 dm³ = 0,001 m³
Donc : 50 L = 50 × 0,001 = 0,05 m³
Et 1 min = 1/60 h
Donc : 50 L/min = 0,05 m³ / (1/60 h) = 0,05 × 60 = 3 m³/h
Le débit de la pompe est de 3 m³/h.
Volume total : 2,5 m³
Débit : 3 m³/h
Temps = Volume / Débit = 2,5 / 3 = 0,833... h
Soit environ 50 minutes (0,833 × 60 ≈ 50 min)
Il faut environ 50 minutes pour remplir le réservoir.
Tableau de conversion visuel
Outil de conversion
On place le chiffre des unités dans la colonne correspondant à l'unité de départ :
| km | hm | dam | m | dm | cm | mm |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2 | 5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
On lit la valeur dans la colonne demandée : 2,5 km = 250 000 cm
| kg | hg | dag | g | dg | cg | mg |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 3 | 5 | 0 | 0 |
On lit : 350 mg = 0,035 dag
Erreurs fréquentes à éviter
Pièges courants
- 1 Confondre les unités de volume et de capacité : 1 dm³ = 1 L mais 1 m³ ≠ 1 hL
- 2 Oublier que la tonne n'est pas un multiple du gramme : 1 t = 1 000 kg ≠ 1 000 g
- 3 Multiplier au lieu de diviser (ou inversement) lors des conversions
- 4 Ne pas respecter l'ordre de grandeur : 1 km = 1 000 m, pas 100 m
- 1 Écrire 2m5 au lieu de 2,5 m
- 2 Confondre les symboles majuscules et minuscules : M (méga) ≠ m (milli)
- 3 Omettre les espaces dans les unités composées
Applications en physique-chimie
Utilisation dans les sciences
Dans les calculs de vitesse : v = d/t
Si d = 100 m et t = 10 s, alors v = 100/10 = 10 m/s
Il est essentiel que les unités soient cohérentes !
Dans les calculs de densité : ρ = m/V
Si m = 500 g et V = 200 cm³, alors ρ = 500/200 = 2,5 g/cm³
La concentration molaire : c = n/V
Unité : mol/L ou mol·dm⁻³
Attention à convertir le volume en L ou dm³
Exemple : 250 mL = 0,250 L
Donc si n = 0,1 mol, alors c = 0,1/0,250 = 0,4 mol/L
Résumé des conversions
Points clés
- 1 Identifier l'unité de départ et l'unité d'arrivée
- 2 Utiliser les tableaux d'unités ou les puissances de 10
- 3 Vérifier que le résultat est logique (ordre de grandeur)
- 4 Toujours exprimer le résultat avec l'unité correcte
- 1 1 km = 1 000 m
- 2 1 kg = 1 000 g
- 3 1 dm³ = 1 L
- 4 1 h = 3 600 s
- 5 1 g/cm³ = 1 000 kg/m³
Exercices supplémentaires
Entraînement
Effectuer les conversions suivantes :
a) 3,5 km en mètres
b) 250 g en kilogrammes
c) 45 min en secondes
d) 2 L en cm³
Un cycliste parcourt 15 km en 45 minutes. Calculer sa vitesse moyenne en km/h et en m/s.
Comparer les volumes suivants : 250 mL, 0,25 dm³, 25 cL et 250 cm³. Classer du plus petit au plus grand.
Solutions des exercices
Corrections
a) 3,5 km = 3,5 × 1 000 = 3 500 m
b) 250 g = 250 ÷ 1 000 = 0,25 kg
c) 45 min = 45 × 60 = 2 700 s
d) 2 L = 2 dm³ = 2 × 1 000 = 2 000 cm³
Distance : 15 km
Temps : 45 min = 45/60 = 0,75 h
Vitesse en km/h : 15 ÷ 0,75 = 20 km/h
Vitesse en m/s : 15 km = 15 000 m, 45 min = 2 700 s
Donc : 15 000 ÷ 2 700 = 5,56 m/s
250 mL = 250 cm³
0,25 dm³ = 0,25 × 1 000 = 250 cm³
25 cL = 25 × 10 = 250 mL = 250 cm³
250 cm³ = 250 cm³
Tous les volumes sont égaux : 250 cm³
Conclusion
Félicitations !
Continuez à pratiquer pour renforcer vos compétences