Poids et masse


Mécanique - Mouvements et interactions - collège - cycle 4 - classe de 3eme - cours



I Distinction entre masse (m) et poids (P) d'un objet


1 Qu'est-ce que la masse (m) d'un objet ?


La masse, notée m, d'un objet  correspond à la quantité et au type de matière qui constitue un objet, elle dépend du type et du nombre d'atomes, de molécules ou d'ions qui constituent l'objet. Elle se mesure à l'aide d'une balance et s'exprime en kilogramme kg (unité du système international).

La masse (m) d'un objet ne dépend pas de l'endroit où se trouve cet objet dans l'espace car la matière qui le constitue reste toujours la même (invariance de la masse). Par conséquent sur la Terre ou sur la Lune (et partout dans l'Univers), la masse d'un objet reste la même. 

2 Qu'est-ce que le poids (P) d'un objet ?


Le poids (P) d'un objet correspond à la force d'attraction exercée par un astre (étoile, planète, etc.) sur cet objet. Cette force étant due à l'attraction gravitationnelle : "la matière attire la matière". Ainsi, à proximité de la Terre, tous les objets tombent, ils sont attirés par la Terre qui exercent une action mécanique à distance sur eux.

Ainsi, à proximité de la Terre tous les objets sont soumis à leur poids terrestre.

Comme toutes les forces, la valeur poids (P) se mesure avec un dynamomètre et s'exprime en newton (N).

La valeur (ou intensité) du poids d'un objet dépend de l'endroit de l'espace où l'objet se trouve, la force d'attraction varie selon la nature (masse) de l'astre à proximité et la distance entre l'objet et l'astre.
Exemples:
  • Sur Terre, un objet, de masse m= 500g, subit  un poids dont la valeur est 4,9 N
  • Sur la Lune, le même objet a toujours la même masse, m=500g, mais la valeur de son poids ne vaut plus que 0,8 N.

II Caractéristiques du poids (P) d'un objet sur Terre


1 Point d'application, sens et direction du vecteur poids (P)


A proximité de la Terre, tous les objets sont soumis à la force d'attraction qu'exerce la Terre, le poids terrestre, et ette force a pour:

  • point d'application: le centre de gravité (G) de l'objet ;
  • direction: la verticale (donnée par un fil à plomb);
  • sens: vers le centre de la Terre.

Le vecteur poids se dirige vers le centre de la Terre. 

2 Valeur (P) du poids d'un objet sur Terre


La valeur (P en N) du poids d'un objet est proportionnelle à la masse (m en kg) de cet objet : 

P = m X g

Le coefficient de proportionnalité g est appelé intensité de la pesanteur, sur Terre gTerre= 10 N/kg (soit 10 N.kg-1).(à proximité de la Terre chaque kg de matière est attiré par une force dont l'intensité est de 10N)

Remarque: La valeur ci-dessus est une approximation. L'intensité de la pesanteur sur Terre dépend de l'endroit où on se trouve sur la planète est oscille entre 9,78 N/kg (à Douala au Cameroun par exemple) et 9,83 N/kg (à Eureka au Canada). En France, l'intensité de la pesanteur vaut 9,81 N/kg.

III Poids d'un objet en divers points de l'espace


1 Poids d'un objet en divers lieux du système solaire


Si la masse d'un objet reste partout la même, la valeur du poids d'un objet dépend d'où il se trouve dans l'espace : il n'a pas la même valeur de poids selon qu'il se trouve à proximité du soleil, de la Lune, etc. Cependant, la valeur du poids reste proportionnelle à la masse de l'objet, seule la valeur de l'intensité de la pesanteur chang.,

Ainsi, la valeur du poids d'un objet, en un lieu, est toujours obtenue par la relation: P = m X g mais il faut utiliser dans cette relation la valeur de "g" correspondant à l'astre concerné.

Valeur de l'intensité sur différents astre du système solaire:

Mercure     24     4,7    56
Vénus       9,9    2,5     25
Terre         8,9    2,4     22
Lune         54     9,4     126
Mars         23     4,6     56
Jupiter      3,3     1,5     9,4
Saturne     7,5    2,2     19
Uranus      7,6    2,2     19
Neptune    7,3    2,1     19
Pluton       45     7,9     105

2 Qu'est-ce que l'apesanteur ?


Lorsqu'un objet est loin de tout astre, il n'est soumis à aucune attraction et son poids est nul: il est en apesanteur.

Attention à ne pas confondre avec l'impesanteur qui est l'état dans lequel se trouvent par exemple les spationautes dans la station orbitale : ceux-ci ne sont pas assez éloignés de la Terre pour que l'attraction soit négligeable mais ils  ont une sensation d'absence de pesanteur.

Cette sensation étant due au fait que les spationautes subissent la même attraction que la station dans laquelle ils se trouvent.

 






 


 


 


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