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Grandeurs produit et grandeurs quotient

Niveau 5 · Seconde

Rappel éclair· On réveille ce que tu sais déjà avant d'attaquer.

Rappel : un bus parcourt 120 km en 2 h. Quelle est sa vitesse moyenne en km/h ?

km/h

Le cours en entier

À relire à tout moment, y compris pendant les exercices.

Tu connais déjà la vitesse : des kilomètres divisés par des heures. Ce n'était qu'un début ! Les physiciens et les ingénieurs fabriquent sans cesse de nouvelles grandeurs en combinant celles qui existent. Il y a deux recettes : diviser ou multiplier.

Une grandeur quotient s'obtient en divisant deux grandeurs. La masse volumique divise une masse par un volume : un cube de fer de 200 cm³ pesant 540 g aurait une masse volumique de 540 ÷ 200 = 2,7 g/cm³. Le débit divise un volume par une durée : un robinet qui remplit 120 L en 4 min a un débit de 30 L/min.

Une grandeur produit s'obtient en multipliant deux grandeurs. La star, c'est le kilowattheure (kWh), l'unité des factures d'électricité : une puissance (en kW) multipliée par une durée (en h). Un radiateur de 1,5 kW allumé 3 h consomme 1,5 × 3 = 4,5 kWh.

Le super pouvoir de ces grandeurs : leurs unités calculent pour toi ! Dans g/cm³, la barre de fraction dit "grammes divisés par centimètres cubes". Dans kWh, les unités collées disent "kilowatts multipliés par heures". En lisant l'unité, tu retrouves la formule.

Dernier réflexe : ces formules se retournent. Si masse volumique = masse ÷ volume, alors masse = masse volumique × volume. Connaître une grandeur composée, c'est savoir jongler avec ses trois formes.

L'exemple, pas à pas

Un objet a une masse de 540 g et un volume de 200 cm³. Quelle est sa masse volumique ?

  1. ρ = m ÷ V

    La masse volumique est une grandeur quotient : la masse divisée par le volume.

  2. 540 ÷ 200 = 2,7

    Je divise : 540 ÷ 200 = 2,7. Chaque centimètre cube pèse 2,7 grammes.

  3. unité : g/cm³

    L'unité raconte le calcul : des grammes par centimètre cube.

Résultat : La masse volumique vaut 2,7 g/cm³.

Un radiateur de 1500 W fonctionne pendant 3 h. Quelle énergie consomme-t-il, en kWh ?

  1. 1500 W = 1,5 kW

    Je convertis d'abord la puissance : 1000 W font 1 kW, donc 1500 W = 1,5 kW.

  2. E = P × t = 1,5 × 3

    L'énergie est une grandeur produit : la puissance multipliée par la durée.

  3. 1,5 × 3 = 4,5

    Je calcule : 1,5 × 3 = 4,5. L'unité kWh dit bien kilowatts × heures.

Résultat : Le radiateur consomme 4,5 kWh.