Masse et volume : cours de 6e

Dans la vie courante, tu rencontres des mesures partout : un paquet de farine de 500 g, une bouteille de 1,5 L, un sac de 10 kg. Ces nombres décrivent des grandeurs différentes. Au cycle 3, les élèves utilisent les grandeurs associées aux objets de la vie courante, comme la masse et le volume, pour décrire et comparer les objets.²

Dans ce cours, tu vas apprendre à distinguer ces deux grandeurs, à les mesurer avec le bon instrument, à convertir les unités et à repérer un lien très utile entre elles : la proportionnalité. Les mesures de masse et de volume, associées à cette relation de proportionnalité pour un même corps homogène, préparent l'arrivée plus tard d'un concept important : la masse volumique.²

Pour comparer ou mesurer des masses, on dispose de plusieurs types de balances. Le programme cite notamment la balance romaine, la balance à fléau et la balance à plateaux.² Tu connais sans doute aussi les balances électroniques de cuisine, qui affichent directement un nombre.

Le programme demande de comparer les masses de différents corps, puis de mesurer la masse d'un solide ou d'un liquide.² Ces deux gestes ne sont pas identiques :

• comparer : on place deux objets sur une balance à plateaux et on regarde de quel côté elle penche ;
• mesurer : on lit une valeur chiffrée suivie de son unité.

Le programme prévoit des conversions d'unités de masse, en se limitant aux unités usuelles.² Pour toi, ce sont le kilogramme (kg), le gramme (g) et le milligramme (mg), auxquels on ajoute la tonne (t) pour les très grosses masses.

Les relations à connaître :

• $1\ \text{kg} = 1000\ \text{g}$
• $1\ \text{g} = 1000\ \text{mg}$
• $1\ \text{t} = 1000\ \text{kg}$

Le volume est lié à l'état de la matière, que tu connais déjà. D'après le programme, un solide possède une forme propre et un volume propre ; un liquide a un volume propre mais pas de forme propre ; un gaz n'a ni forme propre ni volume propre.²

Un liquide épouse donc la forme de son récipient, mais son volume ne change pas quand tu le transvases : 200 mL d'eau dans un verre restent 200 mL dans une carafe. Un gaz, lui, occupe tout l'espace disponible.

Les relations entre unités de volume à retenir :

• $1\ \text{L} = 1000\ \text{mL}$
• $1\ \text{L} = 100\ \text{cL}$
• $1\ \text{cL} = 10\ \text{mL}$

Un gaz, lui aussi, peut se mesurer. Le programme évoque la mesure d'un volume de gaz par déplacement.² Le principe est proche de celui du caillou : le gaz produit repousse un liquide, par exemple de l'eau, et le volume de liquide chassé indique le volume de gaz.

Prenons de l'eau. 100 mL d'eau ont une certaine masse. Et 200 mL ? Et 300 mL ? Au cycle 3, on travaille justement sur ce lien : pour un même corps homogène, on exploite la proportionnalité qui relie la masse au volume.²

Un corps homogène a le même aspect et la même composition partout : de l'eau pure, de l'huile ou un bloc de fer sont de bons exemples.

Si l'on compare des corps différents à volume égal, la masse est différente. Prends un verre de 100 mL : rempli d'eau, il a une masse ; rempli d'huile, il en a une autre, plus petite ; rempli d'un sirop épais, une plus grande. La masse pour un volume donné dépend donc de la matière.

Le programme propose de comparer les masses de différents corps à volume égal, notamment par rapport à celles de l'eau.² L'eau sert de référence : on se demande si un corps est plus « lourd » ou plus « léger » que l'eau pour le même volume.

C'est ce qui explique que certains objets flottent et d'autres coulent, idée que tu approfondiras plus tard avec la masse volumique.