La matière est tout ce qui possède une masse et occupe une place dans l'espace, appelée volume. Tout ce qui nous entoure est constitué de matière : l'air que nous respirons, l'eau, les roches, les plantes, les animaux, les objets fabriqués par l'être humain et même notre propre corps.

En physique, on cherche à comprendre comment la matière se comporte : comment elle se déplace, comment elle exerce des forces, comment elle échange de l'énergie ou comment elle réagit à la chaleur, à la lumière ou à l'électricité. La composition de la matière est étudiée plus en détail en chimie.

La matière peut se présenter sous plusieurs états physiques. Le plus souvent, on distingue les états solide, liquide et gazeux. Dans des conditions particulières, il existe aussi un quatrième état appelé plasma.

• Un solide possède une forme et un volume propres. Exemple : une pierre ou un livre.
• Un liquide conserve son volume mais prend la forme du récipient qui le contient. Exemple : l'eau.
• Un gaz ne possède ni forme ni volume propres et remplit tout l'espace disponible. Exemple : l'air.
• Un plasma est un gaz porté à une très haute température. On le trouve notamment dans les étoiles ou les éclairs.

Les changements d'état sont des transformations physiques. La matière reste la même, mais son aspect change. La glace peut fondre pour devenir de l'eau liquide, puis s'évaporer sous forme de vapeur. À l'inverse, la vapeur peut se condenser en eau liquide, puis geler pour redevenir de la glace.

Chaque objet possède une masse, qui représente la quantité de matière qu'il contient. La masse se mesure en kilogrammes (kg) ou en grammes (g) à l'aide d'une balance. Contrairement au poids, la masse ne dépend pas de l'endroit où l'on se trouve.

Le volume correspond à la place occupée par un objet. Il peut être mesuré en mètres cubes (m³), en litres (L) ou en millilitres (mL). Deux objets de même volume peuvent avoir des masses très différentes.

La relation entre la masse et le volume est appelée la masse volumique. Une matière très dense, comme le plomb, possède une masse importante pour un petit volume. À l'inverse, un matériau comme le liège ou le polystyrène est beaucoup moins dense.

La matière est constamment soumise à des forces. La gravité attire les objets vers le sol, les frottements ralentissent les mouvements et la pression peut comprimer ou déformer certains matériaux. Ces phénomènes sont étudiés par la physique.

Comprendre les propriétés de la matière permet d'expliquer de nombreux phénomènes du quotidien : pourquoi un bateau flotte, pourquoi un ballon se gonfle, pourquoi un métal se dilate lorsqu'il est chauffé ou pourquoi certains matériaux sont solides alors que d'autres sont souples.

Masse, volume et densité

La masse, le volume et la densité sont trois grandeurs physiques qui permettent de décrire et de comparer les matériaux. Elles sont utilisées en sciences, en industrie, en médecine et dans de nombreuses activités du quotidien.

La masse représente la quantité de matière contenue dans un objet. Elle se mesure avec une balance et s'exprime principalement en kilogrammes (kg) ou en grammes (g).

Le volume correspond à l'espace occupé par un objet. Il s'exprime en mètres cubes (m³), en litres (L) ou en millilitres (mL). Pour un liquide, on utilise souvent une éprouvette graduée. Pour un solide de forme irrégulière, le volume peut être mesuré par déplacement d'eau.

• Deux objets peuvent avoir le même volume mais des masses différentes.
• À l'inverse, deux objets peuvent avoir la même masse mais des volumes différents.
• La densité permet de comparer la masse d'un matériau à volume égal.

La grandeur utilisée en physique est la masse volumique, notée ρ (rhô). Elle correspond à la masse contenue dans une unité de volume. Elle s'exprime généralement en kg/m³ ou en g/cm³.

La masse volumique se calcule grâce à la relation : ρ = m ÷ V où m est la masse et V le volume.

On peut également utiliser les formules : m = ρ × V et V = m ÷ ρ.

Exemple : un objet possède une masse de 2 kg et un volume de 0,001 m³. Sa masse volumique est donc : ρ = 2 ÷ 0,001 = 2 000 kg/m³.

La masse volumique permet d'identifier des matériaux et d'expliquer certains phénomènes. Par exemple, le bois flotte généralement sur l'eau car sa masse volumique est plus faible que celle de l'eau, tandis qu'une pierre coule car sa masse volumique est plus élevée.