Expériences avec une balance électronique (17 janvier 2002)

Ce matin, nous avons découvert une balance de laboratoire que le maître nous a apportée. Elle fonctionne à l'électricité, elle affiche le poids des objets en grammes sur un écran luminescent à 6 chiffres (affichage digital). C'est une balance électronique de haute précision.

Nous avons d'abord pesé des pièces de 20 centimes:

Une pièce pesait 4,0129 g (4,0129 g = 40,129 dg = 401,29 cg = 4012,9 mg). La balance est donc précise jusqu'au dix-millième de gramme, c'est à dire au dixième de milligramme ! (un peu moins que le poids d'un cheveu).

 

1/ Expérience de l'allumette:

On a pesé une allumette neuve: elle avait un poids de 0,1295 g

Après avoir fait brûler la tête de l'allumette, on a constaté qu'elle ne pesait plus que 0,1157 g

Il y a une différence: 0,1295 - 0,1157 = 0,0138

L'allumette s'est allégée de 0,0138 g (ou 13,8 mg)

Ces 13,8 mg de matière sont partis sous forme de fumée ! (grains de carbone incandescent de la flamme, gaz, vapeur d'eau.)

2/ Expérience du récipient d'eau

On a pesé un récipient contenant un peu d'eau: on a trouvé 37,3536 g

On a laissé le récipient ouvert sur une étagère, à l'air libre.

Trois heures plus tard, on l'a pesé à nouveau: on a trouvé cette fois 36,1861 g

La différence est donc de 1,1675 g, elle correspond à l'eau qui s'est évaporée.

Au cours de la pesée, on constate que l'eau continue de s'évaporer: le poids diminue peu à peu de 0,1 mg toutes les 8 secondes environ.

Avec de l'eau chaude, on a constaté que l'évaporation était plus rapide:

On a ensuite refait l'expérience avec de l'alcool à brûler et cette fois l'évaporation était très rapide. En effet, l'alcool est un produit volatile.

Balance à fléaux égaux (Trébuchet)

Pour éviter qu'elle oscille trop longtemps, l'aiguille de la balance est équipée d'une palette plongée dans un bain d'huile jouant le rôle d'amortisseur:

Ci-dessus: pesée d'un petit moteur équilibré par les masses suivantes: 40 g + 6 g + 2 g + 9 dg = 48,9 g. L'aiguille est légèrement à droite, de cinq graduations (5 centigrammes): le moteur pèse 48,95 g

Ces anneaux et ces masselottes proviennent d'une vieille balance mécanique Mettler précise au 1/10000 g et que l'on avait démontée.

Bientôt:

- travaux pratiques de mesures avec une balance de précision Prolabo (trébuchet de pharmacien au milligramme)

- découpage de plaques de métal et de fils fins pour former des masses marquées en milligrammes, centigrammes et décigrammes.

Pour lire la mesure, on additionne les dizaines de millimètres désignées par l'onglet avec les millimètres et les dixièmes de millimètres pointés par l'aiguille du cadran:

D1 = 10 mm + 6 mm = 16 mm

D2 = 40 mm + 3 à 4 dixièmes = 40,3 à 40,4 mm

D3 = 40 mm + 7 mm + 9 dixièmes de mm = 47,9 mm

44 mm < D4 < 44,1 mm Du fait que les billes ne sont pas vraiment rondes, nos mesures n'ont qu'une valeur indicative.

Mesures de vitesses et de force (mai 2003)

Le tracteur à chenilles en Meccano construit par Aurélien, Jana, Clarisse, Alexandre, Laura et Sylvain avance grâce à deux moteurs électriques alimentés par un transformateur variable de 3 à 12 volts. On a chronométré le temps qu'il mettait pour parcourir une distance de 1 m, à des tensions différentes. Ceci permet de calculer sa vitesse (vitesse = distance / temps).

On constate que la vitesse est pratiquement constante, proche de 2,5 cm/s (c'est la vitesse moyenne sur le parcours).

Attention: pour exprimer une vitesse, on prononce "centimètres par seconde", "mètres par seconde" ou "kilomètres par heure", et non pas "centimètres-seconde", "mètres-seconde" ou "kilomètres-heure", ce qui n'aurait pas le même sens...

Test pour évaluer la force de traction:

Le montage ci-dessous a permis de constater que le tracteur était capable de tirer un poids de 200 grammes. Mais cela dépend du support sur lequel on le fait rouler, car les chenilles patinent sur la surface lisse du bureau. Si l'adhérence est bonne, la force de traction est supérieure à 500 grammes. la force de traction réelle est bien supérieure à cela, on peut le constater si l'on immobilise les chenilles.

Voir les tests de force avec la vedette radiocommandée

Vitesse de rotation d'un moteur - tableau de proportionnalité

On utilise un disque de carton monté sur un moteur pas-à-pas. Le disque est divisé en 8 parties égales, avec un point de repère sur l'un des rayons. Un boîtier de commande permet de régler la vitesse du moteur. A l'aide du chronomètre, on compte le nombre de tours effectués en dix secondes, en trente secondes puis en une minute avec différents réglages de vitesse. Pour compter les tours, on emploie selon le cas une écriture fractionnaire ou décimale.

---

Recherche: principales grandeurs et unités de mesures

A la maison, nous avons cherché des objets sur lesquels on pouvait lire des indications comportant des unités de mesure. On a ensuite classé ces mesures selon la grandeur qu'elles représentaient:

Grandeurs	indications relevées par les élèves (avec parfois les écritures équivalentes)
Les distances	1 m de tissu - papier alumminium: 50 m - papier A4: 210 x 297 mm - cahiers: 24 x 32 cm - quadrillage 5 x 5 mm -
les masses	tube de colle: 21 g - pot de confiture: 320 g - - sel de table: 750 g - farine: 1 kg - lessive: 4kg - voiture: 1,70 t en charge - camion: 14 t - médicament: 150 mg - gélule: 25 mg - aspirine: 500 mg (500 mg = 0,5 g)
les volumes (capacités)	bouteille d'eau: 1,5 l ou 150 cl - canette: 33 cl (ou 1/3 l) - verre doseur: 1/2 l ou 0,5 l ou encore 50 cl - bouteille de panaché: 25 cl ou 1/4 l - biberon: 240 ml
les durées	cassettes vidéo: 2 h ou 120 min - minuteur pour un jeu de société: 60 s (ou 1 min) - chronomètre: min, s, cs (minutes, secondes, centisecondes)
les puissances	ampoules de 40, 60, 75 et 100 W (watts) - radiateur électrique: 1500 W - gameboy: 0,7 W - calculatrice Sharp: 0,0006 W ou 0,6 mW - moteur de voiture: 66 kW ou 90 cv (chevaux) - moteur de machine à coudre: 40 W ou 1/20 cv
les tensions électriques	prise de courant: 240 V - jouet : 6 V - piles: 1,5 V
l'énergie	pistolet à billes: 1,2 J (joules) - valeur nutritive de 100 g de biscottes: 1665kJ ou 395 kcal (kilojoules ou kilocalories)
-	pour information: télécharger le Système International des unités

Intruments de mesures, grandeurs et unités

Qu'est-ce qu'une mesure ?

Effectuer une mesure, c'est évaluer une grandeur en la comparant à une autre de même nature, prise comme référence (= comme unité, comme modèle, comme étalon).

Les grandeurs les plus couramment mesurées sont les distances (en mètres) les masses (en kilogramme ) les durées (en secondes), les températures (en degrés Celsius).
Recherche: voici des exemples d'instruments de mesures, de grandeurs et d'unités que nous avons trouvés dans notre environnement (maison, voiture, atelier, école, appareils) :

Instrument	Grandeur mesurée	Unités	Symboles
Thermomètre	Une température	Degré Celsius	°C
Pèse-personnes	Un poids	Kilogramme	kg
Chronomètre	Une durée	Minute et seconde	min    s
Réveil	Une durée	Heure, minute et seconde	h   min   s
Pied à coulisse	Une distance	Millimètre	mm
Mètre-ruban	Une distance	Mètre, centimètre, millimètre	m   cm   mm
Règle	Une distance	Centimètre et millimètre	cm et mm
Compteur kilomètrique	Une distance	Kilomètres et hectomètres	km hm
Jauge à carburant	Un volume	Fraction ( pas d'unité )
Compteur de vitesse	Une vitesse	Kilomètre par heure	km/h
Compte-tours	Une vitesse de rotation	Tour par minute	tr/min   u.min-1
Voltmètre	Une tension électrique	Volt, millivolt, kilovolt	V    mV   kV
Ampèremètre	Une intensité électrique	Ampère, milliampère, microampère	A   mA    mA
Rapporteur	Un angle	Degrés	°
Compas (à pointes)	Une distance	Pas d'unité
Verre mesureur	Des volumes et des masses	Litre, centilitre, kilogramme et gramme	L, cL, kg et g
Altimètre	Altitude(distance)	Mètre	m
Podomètre	Distance	mètre	m
Girouette	Directions du vent	Pas d'unité (N, S, E, W )
Anémomètre	Vitesse du vent	kilomètre par heure ou noeud	km/h
Pluviomètre	Hauteur d'eau	millimètre	mm
Hygromètre	Taux d'humidité relative	Pourcentage	%

Voir notre page sur les instruments de mesures
Testez vos connaissances sur le site du matoumatheux

 

En projet:

les distances	les masses, le poids	les capacités
les durées, le temps	les vitesses	les angles
Les instruments	le Système international des unités	les autres mesures

Retour au sommaire