Comment jouer à Détective de la masse volumique
- Choisis un objet et lis sur la carte sa masse, sa masse volumique et les lectures de l'éprouvette.
- Utilise ρ = m ÷ V. Sous l'eau, un objet déplace son propre volume, donc V = V₁ − V₀, et 1 mL = 1 cm³.
- Tape ta prédiction et appuie sur Descendre. L'objet entre régulièrement et l'eau monte.
- Regarde la ligne orange : elle montre ta prédiction à côté de ce que fait vraiment l'eau.
Qu'est-ce que la masse volumique ?
La masse volumique indique la masse contenue dans chaque centimètre cube : ρ = m ÷ V. Celle de l'eau vaut environ 1 g/cm³, donc 1 mL d'eau a une masse d'environ 1 g ; celle de l'aluminium vaut 2,7 g/cm³ et celle de l'or 19,3 g/cm³. La masse se mesure facilement avec une balance, mais le volume d'une forme irrégulière, comme une couronne ou une pierre, est difficile à calculer. L'astuce d'Archimède : plonge-la dans l'eau et regarde de combien le niveau monte. Un objet immergé déplace exactement son propre volume, et 1 mL = 1 cm³. Divise la masse par ce volume et tu obtiens la masse volumique, qui identifie la matière : une couronne « en or » de 16 g/cm³ contient un métal plus léger. La masse volumique décide aussi de ce qui flotte. Un objet coule dans un liquide moins dense que lui et flotte sur un liquide plus dense, c'est pourquoi l'huile reste sur l'eau et le miel tombe au fond.
Un modèle d'apprentissage ciblé
Chaque objet pend au bout d'un fil et descend régulièrement pendant 2 s, de juste au-dessus de l'eau jusqu'à l'endroit où il s'immobilise. La section A de l'éprouvette est la même sur toute sa hauteur, donc déplacer ΔV mL fait monter le niveau de ΔV ÷ A cm. Les objets sont pleins et n'absorbent pas d'eau ; le bloc, la couronne, la pierre et le lingot coulent jusqu'au fond et finissent entièrement immergés, donc chacun déplace son propre volume. Dans la colonne, les couches ne se mélangent pas et la perle est assez petite pour qu'on néglige son volume ; elle s'arrête sur la première couche plus dense qu'elle. Les hauteurs sont à l'échelle. Une prédiction est juste à 2 % près. Se joue en temps réel.