La masse est une grandeur physique fondamentale que l’on retrouve dans de nombreuses situations quotidiennes (peser des aliments, un colis, un produit chimique). Cette leçon présente les instruments et les méthodes permettant de mesurer la masse des solides et des liquides.
I. La masse et ses unités
La masse d’un corps est une grandeur physique liée à la quantité de matière qu’il contient ; elle se note m. L’unité internationale de masse est le kilogramme (kg). Le tableau des unités usuelles, du plus grand au plus petit, est : tonne (t), quintal (q), kilogramme (kg), hectogramme (hg), décagramme (dag), gramme (g), décigramme (dg), centigramme (cg), milligramme (mg).
Relations utiles à connaître : 1 kg = 1000 g ; 1 t = 1000 kg ; 1 q = 100 kg.
II. Mesurer la masse d’un solide
Deux instruments principaux permettent de mesurer la masse d’un solide :
- La balance de Roberval (balance à deux plateaux) : on place l’objet à peser sur un plateau et des masses marquées sur l’autre plateau, jusqu’à obtenir l’équilibre des deux plateaux. La masse de l’objet est alors égale à la somme des masses marquées utilisées.
- La balance électronique : on l’allume, on la remet à zéro, on pose le corps solide dessus, puis on lit directement la masse affichée. Elle offre une meilleure précision que la balance de Roberval.
III. Mesurer la masse d’un liquide : la méthode de la tare
Un liquide n’a pas de forme propre : il faut donc le placer dans un récipient pour le peser, ce qui pose un problème car la balance mesurerait alors la masse du récipient ET du liquide ensemble. La méthode de la tare permet de mesurer la masse du liquide seul :
- On place le récipient vide sur la balance électronique.
- On appuie sur le bouton Tare pour remettre l’affichage à zéro (la balance « oublie » la masse du récipient).
- On verse le liquide dans le récipient : la balance affiche alors directement la masse du liquide seul.
IV. Synthèse
La masse se mesure en kilogrammes ou en grammes (1 kg = 1000 g). La masse d’un solide se mesure avec une balance de Roberval (équilibre avec des masses marquées) ou une balance électronique (lecture directe). La masse d’un liquide se mesure avec une balance électronique en utilisant la méthode de la tare : on tare le récipient vide, puis on verse le liquide et on lit sa masse directement.
Exercice d’application
Exercice 1. Convertis : 3 kg = … g ; 2500 g = … kg ; 1 t = … kg.
Exercice 2. Décris les étapes pour peser un solide avec une balance de Roberval.
Exercice 3. On veut mesurer la masse d’un verre de jus de fruit. Décris la méthode de la tare à utiliser avec une balance électronique.
Exercice 4. Avec une balance de Roberval, l’équilibre est obtenu en plaçant sur l’autre plateau les masses marquées suivantes : 50 g, 20 g et 5 g. Quelle est la masse de l’objet pesé ?
Exercice 5. Pourquoi ne peut-on pas simplement poser un liquide directement sur le plateau d’une balance sans récipient ? Pourquoi la méthode de la tare est-elle nécessaire ?
Corrigés
Corrigé 1. 3 kg = 3000 g ; 2500 g = 2,5 kg ; 1 t = 1000 kg.
Corrigé 2. On équilibre d’abord les plateaux vides, puis on place l’objet sur un plateau et des masses marquées sur l’autre jusqu’à l’équilibre ; la masse de l’objet est la somme des masses marquées utilisées.
Corrigé 3. On place le verre vide sur la balance, on appuie sur Tare pour revenir à zéro, puis on verse le jus de fruit : la balance affiche directement la masse du jus seul.
Corrigé 4. m = 50 + 20 + 5 = 75 g.
Corrigé 5. Un liquide n’a pas de forme propre et doit être contenu dans un récipient ; sans la méthode de la tare, la balance afficherait la masse du récipient ET du liquide ensemble, et non la masse du liquide seul.
