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.
- 01Grandeur cherchée
- 02Volume ou surface
- 03Unités SI
- 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
- 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.
- 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.
- Écrire le modèle
Choisis une loi qui correspond aux hypothèses : accélération constante, lentille mince, résistance ohmique… Isole symboliquement l’inconnue avant d’arrondir.
- 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.
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
- ρ = 270/100.
- ρ = 2,7 g/cm³.
- Cela correspond à 2 700 kg/m³.
Quelle étape avais-tu oubliée ? Refais cet exercice sans aide, puis explique pourquoi la méthode fonctionne.
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
- p = F/S.
- p = 100/0,02 = 5 000.
- La pression vaut 5 000 Pa.
Quelle étape avais-tu oubliée ? Refais cet exercice sans aide, puis explique pourquoi la méthode fonctionne.
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
- Le poids réparti est approximativement inchangé.
- Une surface plus grande réduit F/S.
- 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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