Force et mouvement – Séance 5

Imaginez que vous avez une petite voiture. Quand on le prend en main, on sent qu'il est lourd. Cette lourdeur que vous ressentez est ce que nous appelons le poids. Le poids est la sensation de lourdeur ou de légèreté que procure quelque chose lorsque vous le tenez dans votre main. Alors, pourquoi les choses ont-elles du poids ? Eh bien, c'est à cause d'une force spéciale appelée gravity. Le poids dépend de la quantité de matière dans un object et de la force de la gravity.

Mais attendez, ne confondez pas le poids avec la mass. La Mass est la quantité de matière dans un object. C'est comme la quantité de choses emballées dans la boîte de vos jouets. Plus vous mettez de jouets à l'intérieur, plus la mass est importante. Votre mass reste la même, peu importe où vous voyagez dans l’univers. Cependant, le poids dépend de la mass et de la force de gravity.

Nous pouvons mesurer le poids d’un object en multipliant sa mass par l’ acceleration due à la gravity de la Terre. Nous savons que l' acceleration d' un object en chute libre sur Terre en raison de la gravity est de neuf virgule huit mètres par seconde au carré. Alors disons que votre mass est de 40 kilogrammes. Votre poids est de trois cent quatre-vingt-douze Newtons. Nous désignons les Newtons par le symbole N.

Maintenant, voici quelque chose d’excitant. Si vous voyagez sur la Lune, vous peserez beaucoup moins que sur Terre. C'est parce que la lune a une force de gravity plus faible. Les astronautes qui visitent la Lune en font l’expérience. Ils peuvent sauter beaucoup plus haut sur la Lune parce qu'ils pèsent moins lourd sur la Lune.

Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi certaines choses semblent lourdes tandis que d’autres semblent légères, bien qu’elles soient de la même taille ? Prenons par exemple deux boîtes de la même taille. Remplissez une boîte avec du bois. Remplissez une autre boîte avec des pierres. Quelle boîte sera lourde ? La boîte remplie de pierres semblera certainement lourde. Mais pourquoi ?.

Comprenons le concept de densité pour répondre à cette question. La densité est une mesure de la quantité de mass contenue dans un volume donné. Il nous indique la quantité de choses présentes dans un espace spécifique. La boîte remplie de pierres a une densité plus élevée que la boîte remplie de bois. C'est parce que la densité est calculée en divisant la mass d'un object par son volume. Comme le volume des deux boîtes est le même, la boîte remplie de pierres a une mass plus élevée. Il aura une plus grande densité.

Calculons maintenant la densité d’un morceau de fer. Nous devons connaître la mass et le volume d'un morceau de fer pour mesurer sa densité. Supposons que la mass du fer soit de cinquante-cinq grams. Son volume est de sept centimètres cubes. Alors la densité de ce morceau de fer sera 7.8 g/cm³.

La densité d’un kilogramme de fer est supérieure à la densité d’un kilogramme de bois. C’est parce qu’un kilo de fer occupe moins d’espace. Alors qu’un kilo de bois occupe plus d’espace. Ainsi, une densité élevée signifie que l’ object ayant une mass occupe moins d’espace. En revanche, une faible densité signifie que l’ object ayant une mass occupe plus d’espace.

Disons que vous mélangez de l’huile avec de l’eau. L'huile ne se dissout pas dans l'eau. Deux couches seront formées. Une couche sera de l'huile. L'autre couche sera de l'eau. La couche d’huile est au-dessus de la couche d’eau. On peut aussi dire que le pétrole flotte sur l’eau. Pouvez-vous dire pourquoi le pétrole flotte sur l’eau ?.

L’huile flotte sur l’eau en raison de la différence de densité. La densité du pétrole est inférieure à celle de l’eau. C’est parce que des mass similaires d’huile et d’eau occupent des volumes différents. Cela signifie qu’un kilo de pétrole occupe plus d’espace qu’un kilo d’eau.

Supposons que nous mélangions du miel avec de l’eau. Deux couches distinctes de miel et d’eau se forment. La densité du miel est supérieure à celle de l’eau. Pouvez-vous dire si le miel forme la couche supérieure ou la couche inférieure ? Le miel sera visible dans la couche inférieure. C’est parce que la densité de l’eau est inférieure à celle du miel.

La densité influence également le comportement de flottaison et de naufrage des objects dans les liquides. Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi certains objects restent à flot sur l’eau tandis que d’autres coulent au fond ? Cela est dû à la relation entre la densité de l’ object et la densité du liquide dans lequel l’ object est placé. Si la densité de l' object est supérieure à la densité du liquide, l' object coulera dans le liquide. Par exemple, une pièce de métal coule dans l’eau. C’est parce que la densité de la pièce de métal est supérieure à celle de l’eau.

Si la densité de l’ object est inférieure à la densité du liquide, l’ object restera à flot sur le liquide. Par exemple, un morceau de bois ne coule pas dans l’eau. Il flotte sur l'eau. C’est parce que la densité du bois est inférieure à celle de l’eau.

Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi une aiguille s’enfonce dans l’eau alors qu’un grand navire flotte sur l’eau ? Bien que la mass du navire soit supérieure à la mass de l'aiguille. L'aiguille s'enfonce dans l'eau parce que sa densité est supérieure à celle de l'eau. L'aiguille est petite et compacte. Sa mass est relativement élevée par rapport à son volume. C'est pour cela qu'il coule dans l'eau.

Le navire flotte sur l’eau parce que sa densité est inférieure à celle de l’eau. Les navires sont conçus avec une structure creuse et large. Cela signifie qu'ils ont un volume important par rapport à leur mass. Nous comprenons donc que la mass de l’ object n’affecte pas son naufrage ou sa flottaison sur l’eau. La densité de l' object affecte le comportement de naufrage ou de flottaison des objects.

Vous avez peut-être vu des ballons s’élever dans les airs. Savez-vous pourquoi les ballons voyagent vers le haut dans les airs ?Les ballons sont remplis de gaz hélium. La densité du gaz hélium est inférieure à celle de l'air. En raison de sa faible densité, l’hélium gazeux se déplace vers le haut dans l’air.