Physique-Chimie · 1ère année collège
Volume, masse et masse volumique
Une grandeur qui identifie une matière, et qui explique pourquoi certains corps flottent.
01 Volume et masse
Définitions
Le volume est la place occupée par un corps, mesuré en litres ou en mètres cubes. La masse est la quantité de matière, mesurée en grammes ou en kilogrammes avec une balance.
Mesurer le volume d'un solide
Par déplacement d'eau : on note le niveau dans une éprouvette, on plonge l'objet, on note le nouveau niveau. La différence est le volume de l'objet.
Exemple
Niveau avant : 50 mLNiveau après : 78 mL
Volume du solide = 78 − 50 = 28 mL, soit 28 cm³
02 La masse volumique
Définition
La masse volumique est la masse d'un volume donné de matière. Elle se note ρ (rhô) et caractérise chaque substance.
ρ = mV
| Substance | Masse volumique |
|---|---|
| Eau | 1 g/cm³ |
| Huile | 0,9 g/cm³ |
| Aluminium | 2,7 g/cm³ |
| Fer | 7,8 g/cm³ |
Exemple
Un objet de masse 54 g occupe un volume de 20 cm³.
ρ =C'est de l'aluminium.
« Le fer est plus lourd que le bois » est une phrase imprécise. Un clou en fer est plus léger qu'un tronc d'arbre. Ce qu'il faut dire, c'est que le fer a une masse volumique plus grande : à volume égal, il est plus lourd.
03 Flotter ou couler
La règle
Un corps flotte sur l'eau si sa masse volumique est inférieure à 1 g/cm³. Il coule si elle est supérieure.
L'huile (0,9) flotte sur l'eau ; le fer (7,8) coule. Un bateau en acier flotte pourtant, parce qu'il est creux : l'ensemble acier + air a une masse volumique moyenne inférieure à celle de l'eau.
À toi. Un cube de 10 cm³ a une masse de 78 g. De quelle matière s'agit-il, et flotte-t-il ?
7,8 est très supérieur à 1, donc il coule.
✓ L'essentiel
- Volume d'un solide
- Mesuré par déplacement d'eau : différence des deux niveaux.
- Masse volumique
- ρ = m / V. Elle caractérise la substance.
- Eau
- 1 g/cm³, la valeur de référence.
- Flottaison
- Flotte si ρ < 1 g/cm³, coule si ρ > 1 g/cm³.
Les erreurs à éviter
- Dire qu'une matière est « plus lourde » sans préciser à volume égal.
- Mélanger les unités : masse en grammes, volume en cm³.
- Oublier de soustraire le niveau initial dans la mesure par déplacement d'eau.