sciencespi.ch
Masse - Masse volumique - Densité - Poids

Masse d'un corps

La masse d'un corps est la quantité de matière qui constitue ce corps. La masse est une grandeur invariable quel que soit le lieu où elle se trouve (mer, montagne, terre, lune...).

Unité de la grandeur: kilogramme dans le système international d'unités (S.I.).
Symbole de la grandeur: m
Symbole de l'unité: kg

L'étalon (référence) de masse 1 [kg] du système international se trouve à Paris. C'est un cylindre de platine iridié de 39 mm de diamètre et de 39 mm de hauteur (Iridium: métal blanc très résistant).

On mesure la masse d'un corps à l'aide d'une balance par comparaison avec une masse étalon (masse de référence).

La masse est souvent confondue, à tort, avec le poids, dont la valeur dépend de la pesanteur et dont l'unité est le newton (Symbole N).

 

 

Masse volumique

La masse volumique est une grandeur physique qui caractérise la masse d'un matériau par unité de volume. Toutes les espèces chimiques pures ont une masse volumique spécifique. La masse volumique est généralement notée par la lettre grecque ? (rhô).

Unités:
Pour la masse: le plus souvent, le kilo ou le gramme
Pour le volume: le plus souvent, le mètre cube ou le décimètre cube

La masse volumique est donnée en principe en kg/dm3. On peut la trouver parfois exprimée en g/cm3.

Par rapport à l'eau:

  • Les espèces chimiques qui « coulent » dans de l’eau ont une masse volumique plus grande que celle de l’eau.
  • Les espèces chimiques qui « flottent » dans de l’eau ont une masse volumique plus petite que celle de l’eau.

 

Densité

La densité d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence.

Pour les liquides et les solides, le corps de référence est l'eau. Pour les gaz, le corps de référence est l'air. Il est donc important de connaître ces trois masses volumiques:

 

Quand l'eau gèle, son volume augmente, sa masse reste naturellement constante, donc sa masse volumique diminue. En effet, rhô = m/V , si V augmente, rhô diminue.

La densité est une grandeur sans dimension et sa valeur s'exprime sans unité de mesure. Exemples :


Par analogie avec la masse volumique, on peut également énoncer ceci :

  • Les espèces chimiques qui « coulent » dans de l’eau ont une densité plus grande que 1.
  • Les espèces chimiques qui « flottent » dans de l’eau ont une densité plus petite que 1.

 

Poids d'un corps ou force de pesanteur

Le poids d'un corps est dû à l'attraction de la planète sur laquelle il se trouve. L'attraction n'est pas la même selon les planètes. Plus la planète est grande (donc sa masse élevée) plus son attraction est forte. Par ailleurs, l'attraction sur ce corps dépend aussi de la distance entre ce corps et le centre de la planète. L’attraction terrestre sur ce corps n'est donc pas constante, elle varie avec l'altitude. Par exemple, plus le corps est loin de la surface de la Terre plus son poids diminue car l'influence de la Terre sur ce corps diminue. Le poids est donc une grandeur variable. Pour calculer le poids d'un corps, il faut connaître sa masse et l'accélération de la pesanteur du lieu. Le poids est une force, elle se mesure à l’aide d’un dynamomètre:

 

La force Fp due à la pesanteur qui agit sur un corps est égale à la masse de ce corps multipliée par l'accélération de la pesanteur g :

Unités:
Pour la force: le newton, N
Pour la masse: le kilo, kg
Pour g : l'accélération, m/s2

Un newton correspond à la force communiquée à un corps ayant une masse de 1 kg et soumis à une accélération de 1 m/s2

Exemples d'accélération de la pesanteur sur divers astres:

JUPITER g = 26 m/s2
MARS g = 4 m/s2
LUNE g = 2 m/s2

A divers endroits de la Terre:

Valeur moyenne g = 9,81 m/s2
Aux pôles g = 9,83 m/s2
A l'équateur g = 9,78 m/s2

La Terre est aplatie aux pôles donc à ces deux endroits l'attraction est plus forte. En effet, aux pôles le corps est plus proche du centre de la Terre.

Représentation vectorielle pour un chaton d'une masse de 1 [kg] soumis à l'attraction terrestre:

Le poids de son corps, ou la force de pesanteur Fp s'exerçant sur son corps, égale m • g

Avec m = 1 kg et g = 10 m/s2 environ, le poids du chaton est de Fp = 10 N

Attention: le poids ne se mesure pas en kilo !

Sur Jupiter, le poids de ce chaton serait de : Fp = 1 kg• 26 m/s2= 26 N, soit environ 3 fois plus lourd.

Quelles sont toutes les forces que ressent ce chaton? Certes, il ressent la force de la pesanteur qui l'attire vers le bas, mais alors, pourquoi ne traverse-t-il pas la table pour tomber vers le centre de la Terre?
Parce-que la table repousse le chat vers le haut avec exactement la même intensité que la force de la pesanteur. Cette force de résistance, en fait, de réaction, a la représentation vectorielle suivante:

 


Niveau Pro:

 



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Association Karaclown 2014 - Genève