Étape 1 · Leçon
La masse des solides et des liquides
Notion de masse, balances, simple pesée et mesure d’un liquide (soustraction ou tare).
I) Qu’est-ce que la masse ?
La masse d’un objet (symbole m) est une grandeur physique liée à la quantité de matière qu’il contient. Dans le système international, l’unité de masse est le kilogramme (kg).
- L’unité usuelle au laboratoire est souvent le gramme (g).
- Pour mesurer une masse, on utilise une balance : Roberval, électronique, trébuchet ou à ressort.
- La masse d’un corps ne dépend pas de sa forme.
Échelle des unités de masse
| Unité | Symbole | Par rapport au gramme |
|---|---|---|
| tonne | t | 1 t = 1 000 000 g = 1000 kg |
| quintal | q | 1 q = 100 000 g = 100 kg |
| kilogramme | kg | 1 kg = 1000 g |
| hectogramme | hg | 1 hg = 100 g |
| décagramme | dag | 1 dag = 10 g |
| gramme | g | 1 g |
| décigramme | dg | 1 dg = 0,1 g |
| centigramme | cg | 1 cg = 0,01 g |
| milligramme | mg | 1 mg = 0,001 g |
Pour convertir, on multiplie par 10, 100 ou 1000 quand on descend vers une unité plus petite, et on divise quand on monte vers une unité plus grande.
II) Mesurer la masse d’un solide (balance Roberval)
Sur une balance Roberval, on compare le solide à des masses marquées (petites pièces de masse connue). On rétablit l’équilibre des deux plateaux.
- Plateaux vides : l’aiguille doit être en face du zéro du cadran.
- On place le solide sur un plateau.
- On pose les masses marquées sur l’autre plateau, en commençant par les plus grandes.
- À l’équilibre, la masse du solide est la somme des masses marquées.
Cette méthode s’appelle la simple pesée. Exemple : morceaux de sucre équilibrés par 20 g + 10 g + 5 g + 1 g. Donc m = 36 g.
Pour plus de précision, une balance électronique affiche directement la masse sur un écran.
III) Mesurer la masse d’un liquide
On ne pose pas le liquide seul sur le plateau : on utilise un récipient. Deux méthodes avec une balance numérique.
Première méthode — par soustraction.
- On allume la balance (affichage 0,0).
- On pèse le récipient vide : m₁ = 49,1 g.
- On verse le liquide et on pèse le tout : m₂ = 96,4 g.
- La masse du liquide est m = m₂ − m₁.
Exemple : m = 96,4 − 49,1 = 47,3 g.
Deuxième méthode — avec le bouton TARE.
- On allume la balance.
- On pose le récipient vide et on appuie sur TARE : l’affichage revient à zéro.
- On verse le liquide. L’écran indique directement la masse du contenu.
Dans l’exemple du cours, on lit m = 47,3 g. Le bouton TARE remet l’indication à zéro pour ne mesurer ensuite que la masse du contenu.