Physique · 03 / 12

Masse volumique et pression

Collège · Exemple résolu et 4 exercices corrigés, à ton rythme.

Le principe, simplement

La masse volumique relie masse et volume par ρ=m/V, avec kg/m³ en unités SI. La pression correspond à une force normale répartie sur une surface : p=F/S, en pascals, soit N/m². Ces quotients décrivent des objets différents. Pour une même force, réduire la surface augmente la pression.

p=F/S
L’IMAGE À RETENIRMasse volumique et pression
  1. 01Grandeur cherchée
  2. 02Volume ou surface
  3. 03Unités SI
  4. 04Quotient et interprétation

EXEMPLE RÉSOLU

Du cours au raisonnement

Une masse de 2 kg occupe 0,001 m³ : ρ=2 000 kg/m³. Une force normale de 100 N sur 0,02 m² donne p=5 000 Pa. Convertis les volumes et surfaces avant le calcul.

Résoudre un problème dans cette matière

  1. Dessiner le système

    Délimite l’objet étudié, le référentiel et l’axe positif. Sur un bilan de forces, dessine les interactions extérieures ; une flèche est une force appliquée au système.

  2. Trier les grandeurs

    Sépare données et inconnues, puis convertis les unités avant substitution. Écris 36 km/h = 10 m/s ; ne remplace pas 36 directement dans une formule en unités SI.

  3. Écrire le modèle

    Choisis une loi qui correspond aux hypothèses : accélération constante, lentille mince, résistance ohmique… Isole symboliquement l’inconnue avant d’arrondir.

  4. Interpréter

    Vérifie les dimensions et le signe. Une vitesse négative indique un sens sur l’axe choisi. Discute l’ordre de grandeur et ce que le modèle ignore.

À TOI DE JOUER

01 · Une tentative avant la correction

Une force de 60 N est répartie sur 0,03 m². Calcule la pression.

Un indice

Divise la force normale par la surface.

Voir et comprendre la correction

60/0,03=2 000 Pa. La dimension N/m² confirme une pression.

Compare la méthode, les conditions et le résultat ; indique précisément ce que tu dois reprendre.

PROGRESSER PAR LA PRATIQUE

Trois défis supplémentaires, avec correction

Commence par le premier défi. Écris ta démarche avant d’ouvrir un indice ; utilise la correction pour retrouver la première étape qui bloque.

Faire le bilan après les exercices
02 · Repérer et comprendreLien vers cet exercice

Un objet de masse 270 g occupe 100 cm³. Calcule sa masse volumique en g/cm³.

Un indice pour démarrer

ρ = masse/volume, sans mélanger les unités.

Correction étape par étape
  1. ρ = 270/100.
  2. ρ = 2,7 g/cm³.
  3. Cela correspond à 2 700 kg/m³.

Quelle étape avais-tu oubliée ? Refais cet exercice sans aide, puis explique pourquoi la méthode fonctionne.

03 · Appliquer la méthodeLien vers cet exercice

Une force normale de 100 N agit sur 0,02 m². Quelle pression ?

Un indice pour démarrer

La surface doit être en mètres carrés.

Correction étape par étape
  1. p = F/S.
  2. p = 100/0,02 = 5 000.
  3. La pression vaut 5 000 Pa.

Quelle étape avais-tu oubliée ? Refais cet exercice sans aide, puis explique pourquoi la méthode fonctionne.

04 · Aller plus loinLien vers cet exercice

Pourquoi des skis limitent-ils l’enfoncement dans la neige à poids identique ?

Un indice pour démarrer

Compare la surface de contact.

Correction étape par étape
  1. Le poids réparti est approximativement inchangé.
  2. Une surface plus grande réduit F/S.
  3. La pression diminue ; la déformation dépend aussi des propriétés de la neige.

Quelle étape avais-tu oubliée ? Refais cet exercice sans aide, puis explique pourquoi la méthode fonctionne.

L’erreur à éviter

1 cm² vaut 10⁻⁴ m² et 1 cm³ vaut 10⁻⁶ m³. Convertir seulement le nombre sans la puissance de l’unité est une erreur.

Sans tes notes, peux-tu…

  • Expliquer le principe avec tes mots ?
  • Reconstruire le schéma et ses liens ?
  • Résoudre l’exercice et justifier la méthode ?

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