Les instruments de mesure, les grandeurs physiques et les unités de mesure
par Oriane, Pierre et Charlotte. Page en construction - (m.à.j le 28 juin 2007)
Voici des instruments de mesure de la vie courante et d'autres qui sont un peu spéciaux. Nous allons vous expliquer leur rôle et leur fonctionnement.
 

1 Mesurer des masses et des poids

Unités: le kilogramme, le gramme, le centigramme, le milligramme. 
 un pèse-lettre :  un pèse-bébé : 
   
 Un pèse-personne : 
Un dynamomètre :
 

Les organes essentiels de cet appareil sont le levier et les deux lames flexibles qui servent de ressort:

"L'instrument que nous voyons sert, je crois, à mesurer la pression des lames de ressort d'un contact de relais électromécanique.
Mais sous réserve que mes souvenirs soient fiables !"
Merci à Christian B. pour ces informations !

 

 

Le pèse-personne

 La balance

Nous avons démonté un vieux pèse-personne d'environ 20 ou 30 ans. Voici comment il fonctionne:
Quand on appuie, cela déplace une pièce de métal qui comprime un ressort et pousse une crémaillère. Celle-ci entraîne un pignon denté qui fait tourner le cadran gradué.

Anaïs et Loraine

 

 

 Sur cette image on voit de bas en haut:

- la molette de réglage,

- le ressort principal

- le levier du mécanisme

- la crémaillère et le pignon denté monté sur l'axe du cadran

- le ressort de rappel du cadran gradué.

   
 
Les balances électroniques
voir la page mesures.html

 

    Elles contiennent un composant électronique sensible à la pression,
    qu'on appelle le capteur.

 

2/ Mesurer une durée 

Unités: heure h, minute min, seconde s. 
un sablier :  une horloge, un réveil : 
   
 un chronomètre :  
 
    L'élément principal du chronomètre, du réveil, de l'horloge ou de la pendule est le balancier, qui oscille très régulièrement et découpe le temps en intervalles égaux. (voir les expériences)

 Chronomètre électronique:

 

Photo manquante

 

 

3/ Mesurer une température

Unité: le degré Celsius °C.

 Un thermomètre à mercure:
 

 

 Le réservoir, le tube capilaire et l'extrémité du tube:

     
   
un thermomètre à cadran un thermomètre à liquide : 
   
 
    Le ressort en métal se dilate ou se contracte en fonction de la température.
 Un thermomètre digital :  

Le capteur du thermomètre digital  transforme les variations de température en signaux électriques qui sont traités et affichés sur un écran.
   

4/ Mesurer une distance. 

Unités: le mètre m, le centimètre cm, le milimètre mm, le kilomètre km ...
  un mètre-ruban : un double-décamètre : 
   

 

Instruments du mécanicien:

 Un pied à coulisse à montre :

 

 
pied à coulisse digital:  

 
 Un comparateur : un comparateur à levier : 
   

 Fonctionnement du comparateur:
  La tige du comparateur est reliée à une crémaillère qui entraîne un petit pignon. Les translations de la crémaillère font tourner le pignon, lui même relié à l'aiguille indicatrice. Le ressort de rappel ramène la crémaillère à zéro.
   
 Un micromètre au millième de millimètre:

(une division = 0,001 mm) 

 
 Le micromètre comporte une vis très précise qui dévoile des graduations. On lit les graduations en millimètres sur l'échelle horizontale puis les fractions du millimètre sur le tambour. l'aiguille indicatrice affiche les millièmes de millimètre.

 

5/ Instruments pour la météorologie 
   
 L'anémomètre  Le pluviomètre (millimètres d'eau)
   
   
Le baromètre (millibars, mm de mercure) Le thermomètre enregistreur
 

 L'hygromètre (pourcentage)

 La spirale de l'hygromètre est sensible à l'humidité de l'air
   

 

6/ Les instruments de mesure de la voiture (tableau de bord)
 Compteur de vitesse en km/h Compte-tours (en tours par minute)
   

  

Jauge à essence (fractions)

..... 
   Voir l'exercice de mathématiques sur les jauges
   
 

 

7/ Electricité

Grandeurs mesurées: Intensité en ampère (A), tension en volt (V), puissance en watt (W)
énergie en watt-heure ou kilowatt-heure (kWh)

 

Un ampèremètre gradué en microampères :

  

Un voltmètre ancien en laiton :

 

 

 Un voltmètre:

 

Un wattmètre

 

 
 L'ampèremètre et le voltmètre fonctionnent grâce à un cadre mobile qui peut tourner autour d'un aimant. Ce cadre mobile est constitué d'un bobinage de fil de cuivre qui forme un électro-aimant.
Quand le courant passe dans le bobinage, le cadre mobile a tendance à tourner. Mais le ressort spiral l'en empêche, donc plus le courant est fort, plus l'aguille va loin sur les graduations du cadran. 
 
On voit ici le bobinage du cadre mobile avec son ressort spiral.

 Un compteur électrique:
 

 
 

 

8/ Mesurer une pression

Unités: le bar, le pascal (Pa), le kg/cm3 et le millimètre de mercure (mm Hg)
 Les manomètres apportés par Oriane:
 

 

 

 

Un tensiomètre

 

Cadran d'un tensiomètre:

     

 

 

Mécanisme du tensiomètre:

 

Soufflet en cuivre d'un manomètre enregistreur:

 

 

Manomètre à dépression:
 

 
Fonctionnement des manomètres: voir le tableau ci-dessous
 
(Oriane, Pierre, Louise et Charlotte.)
 
Voir la fiche de travail inspirée des exercices du Matou Matheux
 
Tableau récapitulatif

Instruments

grandeur mesurée

 principe de fonctionnement

  organes principaux
 Balance à plateaux et trébuchet

 Masses
 équilibres et leviers.  Leviers, fléau, couteaux
 Balance romaine
 Pèse-personne

 Poids
   Déformation d'un ressort.    Ressort (lame, ressort de compression, ressort à boudin, ressort spiral) ou élément élastique
 Pèse-lettre
 Peson
 Dynamomètre  Force
 Instruments électroniques  distances, poids, forces, pressions, températures, humidité...  variation d'un courant électrique ou d'un signal numérique  capteur analogique (par exemple résistance variable) ou numérique (signal binaire)
 Thermomètre à mercure  Température  Déformation / dilatation d'un liquide ou d'un métal  Réservoir, tube en verre et mercure
 Thermomètre à alcool  Réservoir, tube en verre et alcool
 Thermomètre à cadran  Ressort spiral
 Thermomètre digital  Capteur sensible à la chaleur( capteur thermo-sensible )  Capteur thermo sensible, circuit électrique et afficheur numérique
 Manomètre  Pression  Déformation par la pression d'un "réservoir" d'air ou de liquide  Tube courbé et mécanisme à roues dentées
 Baromètre  Pression de l'atmosphère Soufflet et mécanisme à roues dentées
 Voltmètre  Tension électrique  Effet magnétique du courant électrique  Cadre mobile ( bobinage de cuivre ) autour d'un aimant permanent (ou d'un autre bobinage)
 Ampèremètre  Intensité électrique
 Wattmètre  Puissance électrique

   Oriane et Charlotte - vendredi 22 décembre - 28 juin 2007
 
Voir la page sur les cadrans gradués
 
Vocabulaire
Préfixes et suffixes grecs employés dans le nom des instruments de mesures
 
Préfixes
Préfixe grec Signification Exemples
 anémo-  vent  anémomètre
 baro-  pesant (idée de pression) baromètre
 chron(o)-  temps  chronologie; chronomètre
 hygro-  humide  
 métr(o)-  mesure  métrique; métronome,
 micro-  petit  microbe; microbiologie;
 météor(o)-  élevé dans les airs  météore; météorologie
 tachy-  rapide  tachymètre (compteur de vitesse)
 therm(o)-  chaleur  thermomètre
 pyro-  feu  pyromètre
 
Préfixes employés pour la formation des multiples et des sous-unités
Multiples Valeur Exemples
déca- dizaine décamètre
hecto- centaine hectolitre
kilo- mille kilogramme
 méga-  million  mégavolt
giga- milliard  gigawatt
 Sous-multiples  Valeur  Exemples
 déci-  dixième  décimètre
 centi-  centième  centigramme
 milli-  millième  millilitre
 micro-  millionième  microvolt
 nano-  milliardième  nanoampère                Oriane et Charlotte vendredi 22 décembre
 
Suffixes
  Suffixe grec Signification Exemples
  -mètre  mesure  centimètre...
  -nome   qui règle  métronome
  -nomie   art de mesurer   astronomie
 

Vocabulaire spécifique à rechercher

Les noms  Les verbes  Les adjectifs  Les adverbes
une mesure mesurer mesurable -
une comparaison comparer comparable --
une référence référer - -
un étalon, l'étalonnage étalonner étalonné -
la précision préciser précis- précise précisément
l'incertitude certifier incertain(e) -
 une indication indiquer
indicatif, indicateur,
l'aiguille indicatrice
 les graduations  graduer graduée, graduable  graduellement
                                                                                                             Aurore et Marion 22 décembre

 

 
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