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densité - + PLAGIOCLASE muscovite Densité des roches et minéraux: ordres de grandeur ✓La densité des roches magmatiques est d'autant plus élevée 

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Page 1 CORRECTION TP : mesure de la densité des roches Page 2

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pour pouvoir identifier précisément la roche volcanique Les Roches Roche Densité Porosité Résistance Compression MPa Basaltes 2 9 0 5 300

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2015/- FETE SCIENCES1

MASSE et DENSITÉ

La MASSE

échantillon sur une balance

Elle dépend aussi de sa MATIÈRE

La masse est affichée en kilogrammesou en grammes

Densité=

Pour comparer les matières de deux échantillons de volumes différents, on utilise la densité plutôt que la masse

2015/- FETE SCIENCES2

granite 2.64 gabbro 2.91

Quartz 2.65

Orthose 2.55

Albite 2.62

Biotite 3.02

Calcite 2.71

Siderite 3.96

Halite 2.17

Gypse 2.32

Ophite 2.91

Hématite 5.3

Goethite 4.3

Pyrite 5

Malachite 4

Fluorine 3.18

Apatite 3.18

Graphite 2.2

Soufre 2.1

péridotite 3.29

Muscovite 2.81

Dolomite 2.85

Anhydrite 2.96

Chalcopyrite 4.2

Galène 7.5

Quartzite 2.65

22.533.544.555.5

BasalteAndésiteDaciteRhyolite

(obsidienne, ponce)

Péridotite

(Dunite)GabbroDioriteGranodioriteGranite

ULTRA-

BASIQUEBASIQUEINTERMEDIAIREACIDEOLIVINE

PYROXENE(augite)d=3.2

3.6(Feldspath calco-sodique)

d=2.6

2.8ORTHOCLASE

QUARTZ

MICA

HORNBLENDE(amphibole)Feldspath potassique

calcique sodique intermédiaire biotite

Biotite/Roches

volcaniques

Roches

plutoniques % minéraux (en volume)20%40%60%80% 40%

45%52%63%69%

% de silice SiO

2(en masse)

viscosité+-fermagnésiumquartz feldspathd=2.65 d=3.2 4.4 d=2.9

3.4d=2.60

densité-+PLAGIOCLASE muscovite

BasalteAndésiteDaciteRhyolite

(obsidienne, ponce)

Péridotite

(Dunite)GabbroDioriteGranodioriteGranite

ULTRA-

BASIQUEBASIQUEINTERMEDIAIREACIDEOLIVINE

PYROXENE(augite)d=3.2

3.6(Feldspath calco-sodique)

d=2.6

2.8ORTHOCLASE

QUARTZ

MICA

HORNBLENDE(amphibole)Feldspath potassique

calcique sodique intermédiaire biotite

Biotite/Roches

volcaniques

Roches

plutoniques % minéraux (en volume)20%40%60%80% 40%

45%52%63%69%

% de silice SiO

2(en masse)

viscosité+-fermagnésiumquartz feldspathd=2.65 d=3.2 4.4 d=2.9

3.4d=2.60

densité-+PLAGIOCLASE muscovite Densité des roches et minéraux: ordres de grandeur plus élevée que leur origine est profondeDensité de quelques roches et minéraux

CROUTE OCEANIQUE >|< CROUTE CONTINENTALE

Sédiments récentsSédiments anciens0

10 20 30

40Km10

20 30
400
50Km

MohoMohoEau SédimentsBasalteGabbro

MANTEAU SUPERIEUR

Granitoïdes

Roches métamorphiques

d~3.4d~2.95 d~2.65 3 Minéralogie des principaux groupes de roches magmatiques

Roches magmatiques

Minéraux des roches détritiques

Minéraux des roches carbonatées

Minéraux des évaporites

Ressources minérales

Granulats

Minerais

2015/- FETE SCIENCES3

Tare 123

touche le fond déplacée ( réaction à la poussée ), convertit ce poids en masse, immobile et ne doit toucher aucune paroi)

Force de réaction

son récipient, affiche la masse de son récipient

On fait la tare, ce qui revient à

remettre la balance à zéro. supplémentaires ajoutées sur le plateau Mech Meau

Densité==

ArchimèdeÉgale au poids de

MeauMech

2015/- FETE SCIENCES4

Mesure de la DENSITÉ: précision

Les incertitudes sur la mesure sont provoquées par

Le mode opératoire

Volume du fil négligéLes caractéristiques de la balance qui détermine la précision du résultat Les incertitudes associées sont difficiles à quantifier

49Echantillon pas complètement immobileEau pas exactement dans des conditions standard de température et

de pression accrochées à

Eau du robinet (pas

pure) balance sera précise Densité: 3.16valeur exacte entre 3.12et 3.20Exemple: pour une graduation au gramme près

La précision augmente avec la taille de

augmente

La mesure est parfois impossible:

fragmenté densité: 3.16 11105
3.18 3.14

050 100 150 200 250 300 350 400 450

Volume de l'échantillon (cm3)

Fourchettes de densité

balance: résolution: 1g, portée: 5000g balance: résolution: 0.1g, portée: 500g

2015/- FETE SCIENCES5

FORCE, MASSE: définitions

Une FORCE est une interactionentre deux objets

Soit par contactSoit à distance

Deux concepts différents pour définir la MASSE facilité de mettre un corps en mouvement ou de modifier sa trajectoireLagravité exerce sur les autres corps de masse non nulle

La force d'attraction est proportionnelle à la

masse des astre mais inversement proportionnelle au carré de la distance entre les deux astres.

G est la constante d'attraction gravitationnelle.

2 DMMGF A M 'M tancedisDmasseMmasseMforceF A 12

2015/- FETE SCIENCES6

un objet de masse

FORCE, MASSE: relations

Une FORCE est susceptible de provoquer:

mF le mouvement des objets (en leur communiquant une accélération)La déformation ou la rupture des objets onaccélératimassemforceF

Résultant de la gravité

gmP pesanteur la de onaccélérati gmassempoidsP champ gravitaire

Masse + gravité poids

2015/- FETE SCIENCES7

MASSE et DENSITÉ

Carbone cristallisé en diamant

Densité: 3.51

(*En toute rigueur, quand on parle de densité, il faudrait toujours préciser par rapport à quoi. Dans la vie courante, on omet généralement de le faire (sous-entendu: pour les

La DENSITÉ*

La masse des atomes qui la

constitueLa distance entre les atomes

Le même atome de carbone peut présenter des densités très différentes suivant son mode de cristallisation**nm: nanomètre: C'est un sous-multiple du mètre, qui vaut 10-9m = 0,000 000 001 mètre = 0,000 001 millimètre = 0,001 micromètre

hydrogène: 1 oxygène: 16 uranium: 238

Masses atomiques

(masses relatives des atomes)Atomes légers lourds

0,34 nm**

Carbone cristallisé en graphite

Densité

~2,16 volumes différents

Une roche est constituée par:

Des minéraux

Des pores A composition minérale

roche poreuse est plus faible poreuse

Poreux

Non poreux

La densité diminue quand la porosité augmente

1.922.12.22.32.42.52.62.72.8

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%

Porosité

Densité (roche calcaire)

pores remplis d'eau pores remplis d'air

2015/- FETE SCIENCES8

DENSITÉ et MASSE VOLUMIQUE

De même que la densité, laMASSE VOLUMIQUE

unité officielle: Kg / m3 Unités courantes: g/cm3 (équivalent à Kg/l ou Kg/dm3) néchantillol' de volume :Vnéchantillol' de masse :mvolumique masse echechech eauech eauech echmmd eaul' de volumique masse néchantillol' de volumique masse densité deauechech:::

Masse volumiqueDensité

Conséquence: La masse volumique exprimée en Kg/l (ou g/cm3)est égale à la densitéRésulte de la définition initiale du kilogramme C,

mesurés en1889*)

5 lC qui est égale à 1Kg !

echm eaum echm echV echech echVm

COMPARAISON

litre 1Kg 1 Eau

Kg/l eau1

echKg/l) en (expriméechd

2015/- FETE SCIENCES9

MESURE DE LA MASSE

En présence de gravité

En apesanteur

On fait osciller une masse attachée entre deux

est liée à la masse.

K1K2Gxy

210
0

2KKmmT

ressorts des raideurKKmesurer à objetl' de masse :mboîte la de masse mnoscillatiod' période T

:,::210 0

Par comparaison avec une masse de référence

Mesure du poids pour en déduire la masse Une fois les plateaux équilibrés, on sait que la masse à mesurer est égale

à celle connue des masses marquées Les masses marquées sont calibrées pavillon de Breteuil dans le parc de saint Cloud près de Paris

Balance électronique

capteur processeur mesure du courant électriqueplateau

Affichage de la masse

gPm calculée masse :mgravité de hypothèse :gmesuré poids P:

Pèse-ou

2015/- FETE SCIENCES10

Nos ancêtres NEWTON et ARCHIMEDE

" L'action est toujours égale à la réaction ; c'est-à-dire que les actions de deux corps l'un sur l'autre sont toujours égales et dans des directions contraires »

ArchimèdeSyracuse (287 av JC - 212 av JC))

" Tout corps plongé dans un fluide au repos, entièrement mouillé par celui-ci ou traversant sa surface libre, subit une force verticale, dirigée de bas en haut et opposée

au poids du volume de fluide déplacé ; cette force est appelée poussée d'Archimède.»

Le roi Hiéron II de Syracuse avait commandé une couronne en or à son joailler.

Archimède aurait vérifié que le roi s

1 2

1- il équilibre la balance en ajustant un

2- supérieure sur la couronne, donc son volume est supérieur, donc sa densité est inférieureIsaac Newton

Angleterre (1642-1727)

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