Mesures

La mesure est l'estimation de la grandeur d'un attribut d'un objet, par exemple sa longueur ou en poids, par rapport à une unité de mesure. Mesure implique généralement l'utilisation d'un instrument de mesure, comme une règle ou l'échelle, qui est calibré pour comparer l'objet d'une norme, comme un compteur ou un kilogramme. Dans la science, cependant, où une mesure précise est cruciale, une mesure est compris comme ayant trois parties: d'une part, la mesure elle-même, d'autre part, la marge d'erreur, et troisièmement, le niveau de confiance - qui est la probabilité que la propriété réelle de l'objet physique est dans la marge d'erreur. Par exemple, nous pourrions mesurer la longueur d'un objet que 2,34 mètres plus ou moins 0,01 mètre, avec un niveau de confiance de 95%.

La métrologie est l'étude scientifique de la mesure. En théorie mesure une mesure est une observation qui réduit une incertitude exprimée en quantité. Comme un verbe, la mesure fait ces observations. Il comprend l'estimation d'une grandeur physique telle que la distance, l'énergie, la température ou du temps. Il pourrait également inclure des choses telles que l'évaluation des attitudes, des valeurs et de la perception dans les enquêtes ou les tests d'aptitudes des individus.

Dans les sciences physiques, la mesure est le plus souvent considéré comme le rapport entre une certaine grandeur physique à une quantité standard du même type, ainsi une mesure de longueur est le rapport d'une longueur physique dans une certaine longueur standard, tel qu'un compteur standard. Les mesures sont généralement donnés en termes d'un nombre réel fois par unité de mesure, par exemple, 2,53 mètres, mais parfois mesures utilisent des nombres complexes, comme dans les mesures de impédance électrique.

Observations et erreur

Le fait de mesurer nécessite souvent un instrument conçu et étalonné à cette fin, tel qu'un thermomètre, tachymètre, pèse, ou voltmètre. Enquêtes et tests sont aussi appelés "instruments de mesure" dans les tests académiques, des tests d'aptitude, des sondages des électeurs, etc.

Les mesures ont toujours des erreurs et donc des incertitudes. En fait, la réduction-pas nécessairement l'élimination de l'incertitude-est au cœur du concept de mesure. Les erreurs de mesure sont souvent supposés être distribués normalement sur la véritable valeur de la quantité mesurée. Dans cette hypothèse, chaque mesure comporte trois volets: l'estimation, l'erreur lié, et la probabilité que l'ampleur réelle se trouve dans la limite d'erreur de l'estimation. Par exemple, une mesure de la longueur d'une planche pourrait entraîner une mesure de 2,53 mètres, plus ou moins 0,01 mètre, avec une probabilité de 99%.

L'état initial de l'incertitude, avant toute observation, est nécessaire pour évaluer l'utilisation de méthodes statistiques qui se appuient sur une connaissance préalable ( méthodes bayésiens , Informations économie appliquée). Cela peut être fait avec l'évaluation de la probabilité étalonnée.

La mesure est fondamentale dans les sciences; ce est une des choses qui distingue la science de la pseudoscience. Il est facile de venir avec une théorie sur la nature, difficile de trouver une théorie scientifique qui prédit mesures avec une grande précision. La mesure est également essentiel dans l'industrie, le commerce, l'ingénierie, la construction, la fabrication, la production pharmaceutique, et de l'électronique.

Quand vous pouvez mesurer ce dont vous parlez, et l'exprimer en chiffres, vous savez quelque chose à ce sujet; mais quand vous ne pouvez pas l'exprimer en chiffres, votre connaissance est d'un maigre et insuffisante; il peut être le commencement de la connaissance, mais vous avez à peine dans vos pensées avancées à l'état de la science. -Lord KELVIN

Histoire de la mesure

La mesure de mot vient du "Metron" grec, signifiant proportion limitée. Cela a aussi une racine commune avec le mot «lune» et «mois» éventuellement depuis la lune et les autres objets astronomiques ont été parmi les premières méthodes de temps de mesure.

L'histoire de mesures est un sujet au sein de la histoire de la science et de la technologie. Le mètre ( US : mètre) a été standardisé comme unité de longueur après la révolution française , et a depuis été adopté dans la plus grande du monde.

Normes de mesure

Lois pour réglementer la mesure ont été initialement développés pour prévenir la fraude. Cependant, les unités de mesure sont maintenant généralement définis sur une base scientifique, et sont établis par les traités internationaux. Dans le États-Unis , les mesures commerciales sont régies par l'Institut National des Standards et de la Technologie NIST, une division de la Département du Commerce des États-Unis.

Les unités et les systèmes de mesure

Un biberon qui mesure dans tous les trois systèmes de mesure-Imperial (Royaume-Uni), US coutumier, et métriques.

La définition ou la spécification des normes précises de mesure implique deux éléments clés, qui sont évidentes dans le Système international d'unités (SI). Plus précisément, dans ce système, la définition de chacun de la base fait référence à des unités spécifiques conditions empiriques et, à l'exception du kilogramme, également à d'autres attributs quantitatifs. Chaque unité SI dérivée est défini uniquement en termes d'une relation elle-même et d'autres unités impliquant; par exemple, l'unité de vitesse de 1 m / s. En raison du fait que les motifs dérivés font référence à des unités de base, la spécification des conditions empiriques implicite est un élément de la définition de toutes les unités.

Système impérial

Avant Unités SI ont été largement adoptées dans le monde entier, les systèmes britanniques Unités anglaises et plus tard Unités impériales ont été utilisés en Grande-Bretagne, le Commonwealth et les États-Unis. Le système est venu à être connu sous le nom Unités de mesure américaines aux États-Unis et est encore en usage là-bas et dans quelques Les pays des Caraïbes. Ces différents systèmes de mesure ont parfois été appelés systèmes pied-livre-seconde après que les unités impériales pour la distance, le poids et le temps. De nombreuses unités impériales restent en usage en Grande-Bretagne, malgré le fait qu'il a officiellement opté pour le système SI. Les panneaux de signalisation sont encore en miles, mètres, miles par heure, et ainsi de suite, les gens ont tendance à mesurer leur propre hauteur pieds et pouces et de la soude est vendu dans pintes, pour ne citer que quelques exemples. Unités impériales sont utilisés dans de nombreux autres endroits, par exemple, dans de nombreux pays du Commonwealth qui sont considérés metricated, la superficie est mesurée en hectares et superficie en pieds carrés, en particulier pour les transactions commerciales (plutôt que les statistiques gouvernementales). De même, le gallon impérial est utilisé dans de nombreux pays qui sont considérés comme metricated dans les stations de gaz / essence, un exemple étant les Emirats arabes unis .

Système métrique

Le système métrique est un Décimalisé système de mesure basé sur la et le compteur g. Il existe sous plusieurs variantes, avec des choix différents de unités de base, si ceux-ci ne affectent pas son utilisation au jour le jour. Depuis les années 1960, le Système international d'unités (SI), expliqué plus loin, est le système métrique norme internationalement reconnue. Unités métriques de masse, de longueur, et l'électricité sont largement utilisés dans le monde entier à des fins scientifiques et de tous les jours. Le principal avantage du système métrique est qu'il a une unité de base unique pour chaque grandeur physique. Toutes les autres unités sont puissances de dix ou multiples de dix de cette unité de base. Les conversions d'unités sont toujours simple, car ils seront dans le rapport de dix, cent, mille, etc. Toutes les longueurs et distances, par exemple, sont mesurées en mètres, ou millièmes de mètre (millimètres), ou des milliers de mètres ( km), et ainsi de suite. Il n'y a pas profusion de différentes unités avec différents facteurs de conversion dans le système impérial (par exemple, cm, les pieds, mètres, brasses, tiges). Multiples et sous-multiples sont liés à l'unité fondamentale par des facteurs de puissances de dix, de sorte que l'on peut convertir en déplaçant simplement la décimale: 1,234 mètres est 1234 millimètres ou 0,001234 km. L'utilisation de fractions , comme 2/5 de mètre, ne est pas interdite, mais rare.

SI

Le Système international d'unités (SI abrégé de la langue française nom Système international d'unités) est la forme moderne, révisée du système métrique. Ce est le monde de la plus largement utilisée système d'unités, à la fois dans la vie quotidienne le commerce et la science . Le SI a été développé en 1960 de la mètre- kilogramme - deuxième système (MKS), plutôt que le système centimètre-gramme-seconde (CGS), qui, à son tour, avait de nombreuses variantes. À son développement, le SI a également introduit plusieurs unités nouvellement nommés qui étaient auparavant pas partie du système métrique.

Il existe deux types d'unités SI, la base et les unités dérivées. Appareils de base sont les mesures simples pour le temps, la longueur, la masse, la température, la quantité de substance, le courant électrique, et l'intensité lumineuse. Les unités dérivées sont constitués d'unités de base, par exemple la densité est kg / m ^3.

Conversion préfixes

Le SI permet la multiplication facile lors de la commutation entre les unités ayant la même base, mais différents préfixes. Pour convertir de mètres en centimètres, il est seulement nécessaire de multiplier le nombre de mètres par 100, car il ya 100 centimètres dans un mètre. Inversement, pour passer de centimètres à un mètre multiplie le nombre de centimètres par 0,01.

Longueur

La règle de charpentier de 2 mètres

Un règle ou la règle est un outil utilisé, par exemple, la géométrie , dessin technique, l'ingénierie et la menuiserie, pour mesurer les distances ou pour tracer des lignes droites. Strictement parlant, la règle est l'instrument utilisé pour écarter des lignes droites et l'instrument calibré utilisé pour déterminer la longueur est appelé une mesure, mais l'usage commun appelle les deux instruments souverains et le nom règle spéciale est utilisée pour une règle non marqué. L'utilisation du mot mesure, dans le sens d'un instrument de mesure, ne survit que dans la mesure de bande de phrase, un instrument qui peut être utilisé pour mesurer, mais ne peut pas être utilisé pour tracer des lignes droites. Comme on peut le voir dans les photos sur cette page, la règle d'un charpentier de deux mètres peut être rabattu à une longueur de seulement 20 centimètres, pour se intégrer facilement dans une poche, et un long ruban à mesurer cinq mètres rétracte facilement pour se adapter dans un petit boîtier .

Temps

Les dispositifs les plus courants de mesure du temps sont l' horloge ou la montre . Un chronomètre est un instrument de chronométrage suffisamment précise pour être utilisée comme un standard de temps portable. Historiquement, l'invention de chronomètres était une avancée majeure dans la détermination longitude et une aide à navigation céleste. Le dispositif le plus précis pour la mesure du temps est la horloge atomique.

Avant l'invention de l'horloge, on a mesuré le temps en utilisant le sablier, la cadran solaire, et de la horloge à eau.

Masse

Masse fait référence à la propriété intrinsèque de tous les objets matériels à résister aux changements de leur dynamique. Poids, d'autre part, se réfère à la force descendante produite lorsqu'une masse est dans un champ gravitationnel. En chute libre, les objets ne ont pas de poids, mais conservent leur masse. Les unités impériales de masse comprennent la onces, livre, et tonne. Les unités métriques grammes et kilogrammes sont des unités de masse.

Une unité de mesure de poids ou de masse est appelé une balance ou, souvent, tout simplement une échelle. Un ressort échelle mesure la force, mais pas la masse, une balance compare masses, mais exige un champ gravitationnel pour fonctionner. L'instrument le plus précis pour mesurer le poids ou la masse est l'échelle numérique, mais elle exige aussi un champ gravitationnel, et ne serait pas travailler en chute libre.

Mesure en économie

Les mesures utilisées dans l'économie sont des mesures physiques, prix nominal mesures de valeur et le prix des mesures fixes de valeur. Ces mesures diffèrent les unes des autres par les variables et qu'ils mesurent par les variables à partir des mesures exclus. Les variables mesurables en économie sont quantité, la qualité et la distribution. En excluant les variables de mesure permet de mieux cibler la mesure sur une variable donnée, pourtant, cela signifie une approche plus étroite.

Difficultés de mesure

Comme la mesure précise est essentielle dans de nombreux domaines, et puisque toutes les mesures ne sont pas nécessairement des approximations, beaucoup d'efforts doivent être prises pour faire des mesures aussi précises que possible. Par exemple, considérons le problème de la mesure le temps qu'il faut pour un objet de tomber d'une distance d'un mètre. Utilisation de la physique, il peut être démontré que, dans le champ gravitationnel de la Terre, il devrait prendre ne importe quel objet à propos de 0,45 secondes à tomber un mètre. Cependant, les éléments suivants sont quelques-unes des sources d'erreur qui se posent. Tout d'abord, ce calcul utilisé pour l'accélération de gravité 9,8 mètres par seconde par seconde. Mais cette mesure ne est pas exacte, mais seulement une précision de deux chiffres significatifs. En outre, le champ gravitationnel de la Terre varie légèrement en fonction de la hauteur au dessus du niveau de la mer et d'autres facteurs. Ensuite, le calcul de 0,45 secondes impliqués extraire une racine carrée, une opération mathématique qui doit arrondir à un certain nombre de chiffres significatifs, dans ce cas deux chiffres significatifs.

Jusqu'à présent, nous ne avons considéré sources scientifiques d'erreur. Dans la pratique, laisser tomber un objet d'une hauteur de un mètre et en utilisant un chronomètre en temps sa chute, nous avons d'autres sources d'erreur. Tout d'abord, et la plus courante, est simple négligence. Ensuite, il ya le problème de la détermination de l'heure exacte à laquelle l'objet est libéré et le temps exact qu'il touche le sol. Il existe également le problème que la mesure de la hauteur et de la mesure du temps à la fois comportent une erreur. Enfin, se pose le problème de la résistance de l'air.

Mesures scientifiques doivent être effectuées avec grand soin pour éliminer autant que possible l'erreur, et de garder les estimations d'erreur réaliste.

Définitions et théories de mesure

La définition classique de mesure

Dans la définition classique, qui est la norme dans les sciences physiques, la mesure est la détermination ou l'estimation des rapports de grandeurs. Quantité et la mesure sont mutuellement définis: caractéristiques quantitatives sont ceux qui il est possible de mesurer, du moins en principe. Le concept classique de la quantité peut être retracée à John Wallis et Isaac Newton , et a été annoncé dans Éléments d'Euclide (Michell, 1993).

La théorie de représentation de la mesure

Dans la théorie de représentation, la mesure est définie comme «la corrélation des numéros avec des entités qui ne sont pas des numéros» (Nagel, 1932). La forme la plus forte de la théorie de représentation est également connu comme additif mesure conjointe. Dans cette forme de la théorie de représentation, numéros sont attribués sur la base de correspondances ou les similitudes entre la structure des systèmes de nombre et la structure des systèmes qualitatifs. Une propriété est quantitative si ces similitudes structurelles peuvent être établies. Dans les formes les plus faibles de la théorie de représentation, comme celle implicite dans les travaux de Stanley Smith Stevens, numéros ne doit être attribué selon une règle.

Le concept de mesure est souvent mal comprise comme une simple affectation d'une valeur, mais il est possible d'attribuer une valeur d'une manière qui ne est pas une mesure en termes des exigences d'additif mesure de conjointe. On peut attribuer une valeur à la hauteur d'une personne, mais à moins qu'il ne soit établi qu'il ya une corrélation entre les mesures de hauteur et de relations empiriques, il ne est pas une mesure conforme à la théorie additive de mesure conjointe. De même, l'informatique et l'attribution de valeurs arbitraires, comme la "valeur comptable" d'un actif en comptabilité, ne est pas une mesure parce qu'elle ne satisfait pas aux critères nécessaires.

Types de mesure proposés par Stevens

La définition de la mesure a été élargie par prétendument Stanely S. Stevens. Il a défini les types de mesures pour y inclure nominal, ordinal, intervalle, et le rapport. Dans la pratique, ce système est utilisé principalement dans les sciences sociales, mais même là, son utilisation est controversée, car il comprend des définitions qui ne répondent pas aux exigences plus strictes de la théorie classique et d'additif mesure conjointe. Cependant, les classifications de mesure de l'intervalle et le rapport ne sont pas controversé.

• Nominale: Discrete données qui représentent l'appartenance à un groupe à une catégorie qui ne possède pas une valeur numérique sous-jacente. Les exemples incluent l'origine ethnique, la couleur, modèle, type de sol, type de média, les numéros de plaque d'immatriculation, numéros de maillot de football, etc. peuvent également être dichotomique comme présent / absent, masculin / féminin, vivants / morts
• Ordinale: inclut des variables qui peuvent être commandés, mais pour lesquels il n'y a pas de point zéro et aucune valeur numérique exacte. Exemples: rangs de préférence (Thurstone échelle de notation), échelle de dureté de Mohs, notes de cinéma, chemise tailles (S, M, L, XL), et de classements des collèges. Comprend également l'échelle de Likert utilisée dans les enquêtes - fortement d'accord, d'accord, indécis, en désaccord, fortement en désaccord. Les distances entre chaque catégorie commandés ne sont pas nécessairement les mêmes (un film quatre étoiles ne est pas nécessairement juste "deux fois" aussi bon que un film de deux étoiles).
• Intervalle: Décrit la distance entre deux valeurs, mais un rapport ne est pas pertinent. Une échelle numérique avec un point zéro arbitraire. Les exemples les plus communs Celsius et Fahrenheit. Certains considèrent indices tels que QI d'être des mesures d'intervalle alors que d'autres considèrent les compte seulement. mesure du niveau de l'intervalle peuvent être obtenues par application de la Modèle de Rasch.
• Ratio: Ce est ce qui est le plus souvent associée à des mesures dans les sciences physiques. La valeur zéro ne est pas arbitraire et les unités sont uniformes. Ce est le seul type de mesure où rapport comparaisons sont significatives. Exemples comprennent le poids, la vitesse, le volume, etc.

Le concept de mesure est souvent confondu avec comptage, ce qui implique une cartographie exacte de nombres entiers à clairement des objets distincts.