Si vous connaissez son volume et sa densité, vous pouvez déterminer le poids d'un objet en plastique sans le peser.Poidsest souvent utilisé de manière interchangeable avecMassedans le langage courant mais en fait ils sont différents.Masseest la quantité de matière dans un objet et est la résistance d'un objet à l'accélération.
La masse est constante quel que soit son emplacement, donc un astronaute avec une masse de 100 kg sur la Terre a la même masse sur la Lune.Poids, cependant, est la force sur une masse sous l'influence de la gravité et est donnée par la relation :
\text{weight} =\text{masse}\times\text{accélération due à la gravité}
Dans le système métrique, le poids a des unités de Newtons (N).
A la surface de la Terre, l'accélération gravitationnelle estg, soit 9,81 m/s2. Sur la Lune, l'accélération gravitationnelle n'est que d'un sixième de celle de la Terre et est de 1,64 m/s2.
Parce que le poids varie avec le champ gravitationnel local, l'astronaute avec une masse de 100 kg a un poids de 981 N sur Terre mais seulement de 164 N sur la Lune. Dans l'espace lointain, loin de la gravité de tout corps astronomique, l'astronaute aurait un poids de 0 N, une condition communément appelée
Comment déterminer le volume
Le volumeest la quantité d'espace occupée par un objet. Il est possible de calculer le volume d'un solide régulier, comme un cube, en mesurant ses dimensions mais cette méthode serait difficile pour des objets de forme irrégulière. Au lieu de cela, nous pouvons immerger l'objet dans l'eau et utiliser le fait que le volume d'eau déplacé est égal au volume de l'objet immergé.
Qu'est-ce que la densité ?
ledensité de massed'un objet, simplement appelédensité, est sonmasse divisée par son volume. La densité est généralement représentée par la lettre grecquerhô (ρ) et est donné par l'équation :
\rho = \frac{m}{v}
Icimest la masse d'un objet etvest son volume. Dans le système métrique, la densité a des unités de kilogrammes par mètre cube (kg/m3) ou grammes par centimètre cube (g/cm3).
Si vous connaissez la densité d'un objet, réarranger l'équation de densité donne l'expression pour calculer sa masse :
m=\rho v
À son tour, une fois que vous connaissez la masse, vous pouvez calculer le poids.
Déterminer le poids expérimentalement
1. Obtenez un morceau de plastique.Identifiez le type de plastique que vous testez et recherchez sa densité de masse.
2. Mesurer le volume de l'échantillon.Remplir une grande éprouvette graduée d'eau jusqu'au niveau de 500 ml. Immerger complètement le morceau de plastique dans l'eau.
De nombreux plastiques sont moins denses que l'eau et flotteront. Dans ce cas, placez un poids lourd comme un écrou métallique au fond du cylindre puis ajoutez de l'eau jusqu'au niveau de 500 ml. Retirez le poids et attachez-le à l'échantillon en plastique avec une courte longueur de fil. Déposez-les ensemble dans l'eau pour que le morceau de plastique soit complètement immergé.
Le volume du poids a été inclus lorsque le cylindre a été calibré avec de l'eau au niveau de 500 ml, de sorte que le poids n'affectera pas la mesure. La différence entre les niveaux d'eau nouveaux et originaux est le volume de l'objet. Rappelez-vous qu'un millilitre (ml) est égal à un centimètre cube (cm3).
3. Calculer la masse avec l'équation de la densité. La masse du plastique est la densité multipliée par le volume :m = ρ × v. Notez la masse en kilogrammes.
4. Calculer le poids avec l'accélération due à la gravité.Assurez-vous d'utiliser les bonnes unités dans le système métrique. Poids (N) = masse (kg) × accélération due à la gravité (m/s2).
Exemple: Calcul du poids de l'acrylique
Si vous souhaitez déterminer le poids d'un morceau de plastique acrylique, également connu sous le nom de Plexiglas, Lucite ou Acrylite (tous des noms de marque), suivez les étapes décrites dans la section précédente :
Étape 1:Obtenez un morceau de plastique.Découpez un échantillon d'acrylique. La densité de l'acrylique est de 1,18 g/cm3.
Étape 2:Mesurer le volume de l'échantillon.Si le niveau d'eau a atteint 550,0 ml après l'immersion du plastique dans l'éprouvette graduée, alors son volume est de 550,0 ml – 500,0 ml = 50,0 ml, soit 50,0 cm3.
Étape 3:Calculer la masse avec l'équation de la densité.La masse du morceau de plastique = densité × volume = 1,18 g/cm3 × 50,0 cm3 = 59g = 0,059kg.
Étape 4:Calculer le poids avec l'accélération due à la gravité. Le poids (N) = masse (kg) × accélération due à la pesanteur (m/s2). Sur Terre, le poids serait de 0,059 kg × 9,81 m/s2 = 0,58 N.