Mesure de la densité

• Signification physique de la densité d'un corps
• Utilisation du pied à coulisse pour mesurer des longueurs

La densité d'un matériau est définie comme sa masse par unité de volume. Les différents matériaux ayant généralement des densités différentes, la densité est un concept important en matière de flottabilité. Dans une histoire bien connue, Archimède fut chargé de déterminer si l'orfèvre du roi Hiéron détournait de l'or lors de la fabrication d'une couronne dédiée aux dieux pour le remplacer par un autre alliage moins coûteux.

Archimède savait que cette couronne de forme irrégulière pouvait être compressée en un cube dont le volume pouvait être facilement calculé et comparé au poids ; mais le roi n'approuvait pas cette méthode.

C'est ainsi qu'Archimède prit un bain relaxant et remarqua, en voyant l'eau chaude monter lorsqu'il y entra, qu'il pouvait calculer le volume de la couronne d'or grâce au déplacement d'eau. On raconte que, suite à cette découverte, il se mit à courir nu dans les rues en criant « Eurêka ! ».

D'un point de vue mathématique, pour un objet homogène, la masse divisée par le volume donne la densité. La masse est généralement mesurée à l'aide d'une balance appropriée ; le volume peut être mesuré directement (à partir de la géométrie de l'objet) ou par le déplacement d'un fluide. La pesée hydrostatique est une méthode qui combine ces deux approches, et nous utiliserons cette méthode pour mesurer les volumes des cylindres fournis avec le Mobile Lab.

• Pied à coulisse, échelle 0 – 160 mm, précision 0,05 mm (plastique) — 2213.10
• Balance électronique 300 g, précision de lecture 0,01 g — 2219.30
• Verre à bec court de 500 ml, en verre borosilicaté — 1118.20
• Verre à bec de forme basse, 100 ml, en verre borosilicaté — 1118,50
• Colorants alimentaires — 4207,56
• Cylindres à chaleur spécifique — 4230,96
• Éprouvette graduée, de forme haute, avec bec verseur. Capacité : 100 x 1 ml, verre borosilicaté — 1226.15

• Quel est le principe physique qui nous a permis, dans cette expérience, d'effectuer à la fois une mesure statique et une mesure dynamique des volumes ?
• Comment décririez-vous la relation de proportionnalité entre la densité et le volume d'un corps ? Dans cette expérience, vous avez utilisé des cylindres de volumes différents mais de masses égales. Qu'avez-vous observé ? Tracez un graphique à partir de ces données pour vérifier votre réponse.