Ordre de grandeur
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Un ordre de grandeur est un nombre qui permet une représentation simplifiée et approximative de la mesure d'une grandeur physique. Ce nombre, le plus souvent une puissance de 10, est utilisé notamment pour communiquer sur des valeurs très grandes ou très petites, comme le diamètre du système solaire ou la charge d'un électron.
L'ordre de grandeur se mémorise plus facilement qu'une valeur précise et suffit pour de nombreux usages. Il est également utile dans les domaines intermédiaires pour situer la taille d'un objet ou pour choisir la gamme d'appareils de mesure à lui appliquer.
Nature et utilisation
Scientifiquement, un ordre de grandeur correspond à une fourchette de valeurs. Celle-ci est, communément, d'un dixième à dix fois la grandeur. Ainsi, un objet dont la longueur est de l'ordre de 1 m (une table) est plus grand qu'un objet dont la longueur est de l'ordre de 1 dm (un crayon) et plus petit qu'un objet dont la longueur est de l'ordre de 10 m (un camion).
Différentes échelles sont utilisées, par exemple :
- les puissances successives de 10, qui fixent une échelle courante d'ordres de grandeur dans le système métrique ;
- les puissances de 1 000, qui fixent les multiples et sous-multiples des unités (gramme, kilogramme, tonne) ;
- les puissances de 1 024 (= 210), utilisées en informatique.
L'imprécision résultant de la communication d'un ordre grandeur n'est en général pas gênante à l'oral pour les nombres très grands ou très petits car l'esprit humain ne fonctionne pas de la même façon avec les nombres dont il a l'habitude (entre 1 et 1 000 pour fixer les idées) et pour les nombres qui sortent de beaucoup de cet intervalle.
L'ordre de grandeur d'une valeur est sa plus proche puissance de 10.
La connaissance de l'ordre de grandeur d'une valeur permet de s'assurer que le résultat d'un calcul est cohérent et ne résulte donc pas d'une erreur grossière. Par exemple l'estimation de la profondeur d'un puits qui donnerait, après calcul, 3,7 km devrait être considérée comme fausse car l'ordre de grandeur de la profondeur d'un puits est de l'ordre d'une dizaine de mètres et pas de l'ordre du kilomètre.
La notion importante d'ordre de grandeur littéral est relative à la théorie de l'analyse dimensionnelle et du théorème de Vaschy-Buckingham.
Dans le langage scientifique courant on compare fréquemment deux grandeurs de même nature, et on énonce volontiers le résultat sous la forme « l'une est de deux ordres de grandeur plus grande que l’autre » ou « l'une est plus grande que l’autre de deux ordres de grandeur », c'est-à-dire environ cent fois plus grande. Ceci revient à donner l'ordre de grandeur du rapport.
Quand une quantité augmente beaucoup, par exemple est multipliée par 100 lors d'une transformation, il est correct de dire que la quantité en question a augmenté de deux ordres de grandeur[1].
Préfixes des unités
Les unités de base du système international sont modifiées par des préfixes. Une unité préfixée peut ainsi indiquer un ordre de grandeur, on peut dire par exemple : « La fréquence utilisée dans la bande FM est de l'ordre de la centaine de mégahertz » (en France, cette bande s'étend de 88 à 108 MHz).
Voici les préfixes courants utilisés pour les ordres de grandeur :
| Préfixe | Symbole | Ordre de grandeur | Exemple |
|---|---|---|---|
| yotta | Y | 1024 | |
| zetta | Z | 1021 | |
| exa | E | 1018 | 1 EHz = 1018 Hz |
| péta | P | 1015 | 1 PHz = 1015 Hz |
| téra | T | 1012 (mille milliards) | 1 THz = 1012 Hz |
| giga | G | 109 (un milliard) | Fréquence des fours à micro-ondes 2,45 GHz = 2,45×109 Hz |
| méga | M | 106 (un million) | Fréquence de France-Inter 87,8 MHz = 87,8×106 Hz |
| kilo | k | 103 | Hauteur du mont Blanc 4,8 km = 4 800 m |
| hecto | h | 102 | Hauteur de la tour Eiffel 3,24 hm = 324 m |
| déca | da | 101 | 1 dam = 10 m |
| 100 | 1 m | ||
| déci | d | 10−1 | 1 dm = 0,1 m |
| centi | c | 10−2 | 1 cm = 0,01 m |
| milli | m | 10−3 | 1 mm = 0,001 m |
| micro | μ | 10−6 (un millionième) | Longueur d'une bactérie 1 µm = 10−6 m |
| nano | n | 10−9 (un milliardième) | Temps que la lumière met pour parcourir 30 cm, 1 ns = 10−9 s |
| pico | p | 10−12 | Rayon d'un atome d'hydrogène, 53 pm = 53,10×10−12 m |
| femto | f | 10−15 | Durée d'une oscillation lumineuse, 1 fs = 10−15 s, |
| atto | a | 10−18 | |
| zepto | z | 10−21 | |
| yocto | y | 10−24 |
Exemples
- 2,543×103 a pour ordre de grandeur 103, car 2,543 est inférieur à 5 ;
- 6,7×103 a pour ordre de grandeur 104, car 6,7 est supérieur à 5.
Notes et références
- ↑ http://public.wsu.edu/~brians/errors/orders.html
Voir aussi
Articles connexes
- Théorème Pi
Liens externes
- Scale Of Universe, une aqui permet d'observer pour chaque ordre de grandeurs des objets. Chaque élément est cliquable et possède sa propre description.
- Puissances de 10, un graphique animé illustrant les ordres de grandeurs en partant d'une vue de la Galaxie à 1023 mètres et en finissant avec des particules subatomiques à 10-16 mètres, inspiré du film Powers of Ten (1977)
- (en) Powers of Ten, le film original de Charles et Ray Eames
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