La mesure des volumes

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Comment mesurer un volume

Lorsque la forme d'un objet est simple ( parallélépipède rectangle, cylindre, pyramide, cône ... ) son volume peut être calculé. Mais comment déterminer le volume d'un objet irrégulier tel qu'un caillou ou la contenance d'un récipient biscornu ?

A -Cas des liquides

Le volume d'un liquide se mesure avec un instrument transparent gradué. Deux précautions sont à prendre:

  • Placer l'œil à la hauteur de la graduation concernée pour éviter l'erreur de parallaxe.

  • Lire au niveau inférieur du ménisque (le liquide remonte à proximité des bords du récipient).

B -Cas des matériaux semi-fluides

Les matériaux en grains plus ou moins fins se comporte un peu comme des fluides et peuvent se mesurer de la même façon. C'est ainsi qu'en cuisine on mesure le riz ou la farine avec un verre mesureur.

Toutefois, ce genre de mesure souffre d'une certaine imprécision à cause du foisonnement. Chacun sait que lorsqu'on a rempli un seau de sable, si on le tasse, on pourra en rajouter. Le sable non tassé est dit foisonné. Le taux de foisonnement définit le pourcentage de sable que l'on peut ajouter en le tassant au maximum. Il est de l'ordre de 20%.

C -Cas des corps solides ne craignant pas l'eau

Supposons qu'on ait besoin de connaître le volume d'un caillou. On peut procéder ainsi:

  • On introduit une certaine quantité d'eau dans un verre mesureur.

  • On lit le volume d'eau le plus précisément possible.

  • On introduit le caillou dans le verre mesureur. Le niveau d'eau doit dépasser le caillou.

  • On lit le nouveau volume.

  • Le volume du caillou est la différence entre les 2 mesures.

On peut aussi commencer en submergeant le caillou. Voir la suite.

D -Cas des corps solides solubles ou absorbant

On ne pourrait pas mesurer un morceau de sucre ou un appareil électrique avec la méthode précédente pour des raisons évidentes.

On peut alors remplacer l'eau par un matériau semi-fluide tel que du sable, de la farine ou du riz. On procédera à l'envers:

  • L'objet à mesurer est introduit en premier dans le verre mesureur.

  • On remplit avec le matériau granuleux jusqu'à couvrir complètement l'objet.

  • On repère la graduation.

  • On retire l'objet.

  • On note la nouvelle graduation.

  • On fait la différence.

Cependant il faudra éviter deux écueils.

  • La grosseur des grains devra être très inférieure aux dimensions des plus petites aspérités.

  • Il faudra maîtriser au mieux le foisonnement. Remplir par petite quantité en tapotant à chaque fois pour bien répartir le fluide et le tasser légèrement.

NB: Il pourra être utile de mesurer un objet de taille voisine et de volume calculable pour étalonner la mesure.

E -Méthode indirecte par pesée

Si on connaît la masse volumique (densité) de l'objet, il est facile de déterminer son volume à partir de son poids en utilisant la formule V = p / d.

Par exemple, une tige filetée en inox pèse 120g. La densité de l'inox est de 8kg par dm3, soit 8g/cm3. Son volume est de 120 / 8 = 15 cm3.

Encore faut-il être sûr de la densité qui peut varier notablement pour certains matériaux.

© M Guignard 2021

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