Masse volumique et Densité

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Conception : Clarification - Explicitation

Conceptions canoniques

Densité, masse volumique.

1- Densité

• La densité ou densité d’un corps ou densité relative d’un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d’un corps pris comme référence.

Pour les liquides et les solides, le corps de référence est l’eau pure à 4 °C. Dans le cas de gaz ou de vapeur, le corps de référence gazeux est l’air, à la même température et sous la même pression. La densité est une grandeur sans dimension et sa valeur s’exprime sans unité de mesure.

2- La masse volumique

• La masse volumique, aussi appelée densité volumique de masse, est une grandeur physique qui caractérise la masse d’un matériau par unité de volume.

Elle est généralement notée par les lettres grecques ρ (rhô) ou µ (mu). On utilise ces deux notations en fonction des habitudes du domaine de travail. Toutefois, le Bureau international des poids et mesures (BIPM) recommande d’utiliser la notation ρ.

3- Unités de mesure

• L’unité de mesure de la masse volumique dans le système international est le kilogramme par mètre cube ( kg⋅m-3 ou kg/m3).

Dans le système CGS, elle s’exprime en g⋅cm-3, ce qui a l’avantage de donner des valeurs numériques de l’ordre de l’unité pour les solides dans les conditions normales de température et de pression (CNTP).
On utilise couramment le g⋅cm-3, le kg⋅L-1 ou la t⋅m-3 (ces trois dernières unités étant numériquement équivalentes)… ou toute autre unité exprimée par le rapport d’une unité de masse et d’une unité de volume.

Conceptions erronées et origines possibles

• Les élèves font souvent des confusions fréquentes entre les concepts de masse volumique et de densité.

Conceptions: Origines possibles

• Les jeunes présentent une certaine confusion dans l'utilisation des termes scientifiques et des unités de mesure associés à la masse volumique.

De même l'absence de point de référence quant à la valeur et aux unités de la masse volumique rend difficiles les comparaisons et les prédictions du comportement de solides immergés et de liquides non miscibles. Des difficultés au niveau de la manipulation mathématique et de la compréhension du concept étudié, en plus d'une confusion entre certains concepts rattachés à la masse volumique (masse, volume, poids), bien que connues et largement étudiées.

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Stratégie de changement conceptuel

• Malheureusement, chez certains élèves, la compréhension du concept de masse

volumique se bute, tantôt aux aspects mathématiques du traitement des données, tantôt aux préconceptions des élèves. Contrairement aux scientifiques, la préconception la plus répandue parmi certains élèves est que la masse et la masse volumique sont un même et seul concept (Smith et al., 1997), ce qui accentue le niveau de difficulté pour son appropriation.

• Il convient ici, selon nous, d'apporter des précisions sur le principe de flottabilité,

autrement appelé la poussée d'Archimède, pour distinguer ce concept de celui de la masse volumique, deux concepts étudiés par Archimède dans le traité des corps flottants (Legrand, 1891).

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Bibliographie

Pour citer cette page: (volumique et Densité)

ABROUGUI, M & al, 2020. Masse volumique et Densité. In Didaquest [en ligne]. <http:www.didaquest.org/wiki/Masse_volumique_et_Densit%C3%A9>, consulté le 18, décembre, 2024

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