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.

Pression et compressibilité

La pression est une grandeur physique qui mesure la force exercée sur une surface. Plus une même force agit sur une petite surface, plus la pression est élevée. La pression s'exprime en pascals (Pa).

On peut calculer la pression grâce à la formule : P = F ÷ S où P est la pression, F la force (en newtons) et S la surface (en m²).

Exemple : une force de 100 N exercée sur une surface de 0,5 m² produit une pression de : P = 100 ÷ 0,5 = 200 Pa.

• Une pointe de clou exerce une forte pression car sa surface est très petite.
• Des raquettes à neige augmentent la surface de contact avec le sol et diminuent ainsi la pression exercée sur la neige.
• Les chenilles d'un bulldozer répartissent son poids sur une grande surface afin d'éviter qu'il ne s'enfonce dans le sol.

Les gaz sont compressibles : leur volume peut diminuer lorsqu'ils sont soumis à une forte pression. À l'inverse, les liquides et les solides sont très peu compressibles.

Lorsqu'un gaz est comprimé, ses particules se rapprochent les unes des autres. Si la pression diminue, elles s'éloignent et le gaz occupe un volume plus important. C'est ce principe qui permet de stocker de l'air dans une bouteille de plongée ou dans une bonbonne de gaz.

La pression atmosphérique est la pression exercée par l'air qui entoure la Terre. Au niveau de la mer, elle vaut en moyenne 101 325 Pa (environ 1013 hPa). Elle diminue avec l'altitude, ce qui explique pourquoi il est plus difficile de respirer en haute montagne.

La pression intervient dans de nombreux domaines : météorologie, plongée sous-marine, hydraulique, pneumatiques, aviation, médecine et industrie.