Fiche de révision
Physique

Mesures et incertitudes

Toute mesure a une marge d’erreur : apprends à l’écrire comme un vrai physicien.

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Fiche de révision de Physique : « Mesures et incertitudes », proposée par ndolomath.com

Mesures et incertitudes

💡 Idée principale : un résultat de mesure s’écrit toujours avec son incertitude : x=xmes±Δx. L’incertitude dit dans quel intervalle se trouve probablement la valeur vraie.
Étapes résumées
  1. Chaque instrument a une précision limitée.
  2. L’incertitude absolue Δx a l’unité de la grandeur.
  3. L’incertitude relative Δxx indique la qualité de la mesure.
  4. On écrit le résultat avec un nombre cohérent de chiffres significatifs.

Grandeurs et instruments

GrandeurInstrumentUnité
Longueurrègle, pied à coulissem
Massebalancekg
Duréechronomètres
Températurethermomètre°C ou K
TensionvoltmètreV
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1. Précision d’un instrument

Pour un appareil gradué, l’incertitude est souvent la moitié de la plus petite graduation. Pour un appareil numérique, elle est donnée par le constructeur.

Exemple : règle graduée en mm : Δℓ=0,5 mm.

2. Comprendre : pourquoi une incertitude ?

Aucun instrument n’est parfait et aucun expérimentateur ne lit exactement la même valeur deux fois. Une mesure n’est donc jamais « la » valeur vraie : c’est un intervalle dans lequel la valeur vraie a de grandes chances de se trouver. Plus l’incertitude est petite, plus la mesure est précise.

Écrire un résultat

x=xmes±ΔxΔxxmes en %

La valeur vraie se trouve probablement entre x−Δx et x+Δx.

Exemple guidé

On mesure la période d’un pendule : T=1,42 s avec ΔT=0,02 s. Écris le résultat et calcule l’incertitude relative.

Solution :
T=1,42±0,02 s.
ΔTT=0,021,42≈1,4 %.
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Pour améliorer la précision

  • Mesurer 10 périodes plutôt qu’une seule, puis diviser.
  • Répéter les mesures et faire la moyenne.
  • Choisir un appareil mieux adapté.

Erreurs et précision

Deux types d’erreurs

Erreur aléatoire

Elle change à chaque mesure (lecture, réflexe). On la réduit en répétant la mesure et en faisant la moyenne.
≠

Erreur systématique

Elle décale toujours dans le même sens (appareil mal réglé, zéro décalé). Répéter ne sert à rien : il faut corriger l’appareil.
Exercice type

Énoncé

Un élève chronomètre 5 fois la durée d’une chute : 0,52 s ; 0,55 s ; 0,50 s ; 0,54 s ; 0,49 s. Donne la valeur moyenne et l’incertitude relative si Δt=0,03 s.

Solution

Moyenne : t¯=2,605=0,52 s.
Incertitude relative : 0,030,52≈0,058, soit environ 6 %.
Résultat : t=(0,52±0,03) s.
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À toi de jouer

1. L = 25,0 ± 0,5 cm. Incertitude relative ?
2. On chronomètre 10 périodes : 15,2 s. Valeur de T ?
3. Quelle incertitude pour une règle graduée en mm ?

Réponses : 2 % · 1,52 s · 0,5 mm. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.

Erreurs fréquentes

  • L’incertitude s’écrit avec le même nombre de décimales que la valeur.
  • L’incertitude relative n’a pas d’unité.
  • Un résultat sans incertitude est incomplet.

Méthode

Estime Δx à partir de l’instrument, arrondis-le à un chiffre significatif, puis aligne la valeur sur cette décimale.
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