Qu'est-ce que la masse ?
La masse est la quantité de matière contenue dans un objet. Elle se mesure avec une balance et s'exprime en kilogrammes (kg) ou en grammes (g). La masse ne change pas selon l'endroit où l'on se trouve : une pomme de 200 g sur Terre pèse toujours 200 g sur la Lune.
À ne pas confondre avec le poids, qui est une force liée à la gravité et qui, lui, varie selon la planète.
Qu'est-ce que le volume ?
Le volume est l'espace occupé par un objet ou par un liquide. Il s'exprime en litres (L), en millilitres (mL) ou en centimètres cubes (cm³). On rappelle que 1 mL = 1 cm³.
Pour mesurer le volume d'un liquide, on utilise une éprouvette graduée. Pour un solide irrégulier (un caillou, par exemple), on peut utiliser la méthode du déplacement d'eau : on plonge l'objet dans l'eau et on mesure l'augmentation de volume.
La masse volumique : une propriété caractéristique
La masse volumique (notée ρ, lettre grecque « rhô ») relie la masse au volume d'une substance :
ρ = m / V
où m est la masse (en g) et V le volume (en cm³ ou en mL). L'unité courante est le g/cm³ ou le g/mL.
La masse volumique est une propriété caractéristique : elle permet d'identifier une substance, quelle que soit la quantité considérée. Deux objets en fer pur auront toujours ρ ≈ 7,87 g/cm³, qu'il s'agisse d'un clou ou d'une barre de 10 kg.
Pourquoi les objets flottent-ils ou coulent-ils ?
Un objet flotte dans un liquide si sa masse volumique est inférieure à celle du liquide. C'est pourquoi la glace flotte sur l'eau (ρ_glace = 0,92 g/cm³ < ρ_eau = 1,00 g/cm³) et pourquoi l'huile surnage dans un verre d'eau.
À l'inverse, un clou en fer coule car ρ_fer = 7,87 g/cm³ > ρ_eau.
Calculer : trois formules en une
À partir de ρ = m / V, on peut déduire : - m = ρ × V (calculer la masse à partir du volume et de la masse volumique) - V = m / ρ (calculer le volume à partir de la masse et de la masse volumique)
Exemple : quel est le volume de 500 g de fer ? V = 500 / 7,87 ≈ 63,5 cm³
