La masse volumique

Introduction

Pourquoi un morceau de fer coule-t-il dans l'eau alors qu'un morceau de bois de meme taille flotte ? La reponse se trouve dans une grandeur physique appelee la masse volumique.

1. Definition de la masse volumique

La masse volumique d'une substance est la masse d'une unite de volume de cette substance. Elle se calcule avec la formule : rho = m / V ou rho est la masse volumique (en g/cm3 ou kg/m3), m la masse (en g ou kg) et V le volume (en cm3 ou m3).

2. Mesurer la masse et le volume

• La masse se mesure avec une balance.
• Le volume d'un solide de forme reguliere se calcule (formules geometriques) ; le volume d'un solide de forme irreguliere se mesure par immersion dans un liquide gradue (methode du volume deplace).
• Le volume d'un liquide se mesure avec une eprouvette graduee.

3. Quelques valeurs de reference

La masse volumique de l'eau est d'environ 1 g/cm3 (soit 1000 kg/m3). Le fer a une masse volumique d'environ 7,8 g/cm3, l'air d'environ 0,0012 g/cm3, le bois (selon l'essence) souvent moins de 1 g/cm3.

4. Masse volumique et flottaison

Un objet plonge dans un liquide :

• coule si sa masse volumique est superieure a celle du liquide ;
• flotte si sa masse volumique est inferieure a celle du liquide. C'est pourquoi le fer coule dans l'eau (rho fer > rho eau) alors que le bois flotte generalement (rho bois < rho eau).

5. Application pratique

La masse volumique permet aussi d'identifier une substance inconnue : chaque matiere a une masse volumique caracteristique, mesurable meme sans connaitre la nature exacte de l'echantillon.

Schema-bilan

rho = m / V -> comparaison avec la masse volumique du liquide -> objet coule (rho objet > rho liquide) ou objet flotte (rho objet < rho liquide).