Méchanique: Le poids et la masse
1. Le poids d'un objet
1.1. Définition du poids
Sur Terre, on défini le poids d'un objet de la manière suivante:
Il s'agit de l'action gravitationnelle exercée par la Terre sur cet objet.
On définit de manière analogue le poids d'un objet sur d'autres astres:
• Sur La Lune il s'agit à l'action gravitationnelle exercée par la Lune sur cet objet,
• Sur Mars le poids d'un objet correspond à l'action gravitationnelle exercée par Mars sur cet objet.
1.2. Les caractéristique du poids
Sens et direction du poids
Lorsqu'on lâche un objet il se déplace selon une direction verticale et vers bas:
Le poids d'un objet s'exerce toujours selon une direction verticale et vers le bas.
Sur la Terre, le poids s'exerce selon une direction correspondant au rayon terrestre et vers le centre de notre planète.
Valeur du poids
La valeur du poids se note P et s'exprime en Newton de symbole N.
Pour la mesurer on utilise un dynamomètre.
2. Différence entre poids et masse
2.1. La masse
La masse d'un corps s'exprime en grammes ou en l'une de ses unités dérivées comme le kg. On la note m.
Elle reflète la quantité de matière dont un corps est composé.
Elle dépend donc du nombre d'atomes et de leur nature.
Un corps qui ne subit pas de modification de sa composition conserve donc la même masse.
Cette masse reste notamment la même quelque soit le lieu, y compris sur un autre astre que la Terre, ou même dans l'espace.
2.2. Le poids
Le poids d'un corps correspond à l'action de gravitation qu'il subit au
visinage de la surface d'un astre. Il dépend donc de tous les facteurs auxquels est sensible l'interaction de gravitation, notamment:
• de la distance qui sépare le corps de la planète: le poids diminue donc avec l'altitude,
• de la masse de l'astre à la surface duquel il se trouve:
- sur un astre de masse plus faible que la Terre (comme Mars ou la Lune) il a donc un poids plus faible, et
- sur un astre de masse plus importante, son poids devient plus fort.
Dans l'espace, loin de tout astre, un corps ne possède plus de poids.
Le poids d'un corps est donc une grandeur variable tandis sa masse est constante.
3. Relation entre le poids la masse
2.1. La masse
La masse d'un corps peut être mesurée grâce à une balance et son poids grâce à un dynamomètre. Des mesures de poids et de masse sur des objets différents permettent comparer ces grandeurs afin de déterminer si une relation existe entre elles.
Une telle expérience montre que le rapport P/m garde une valeur constante
semsiblement égale à 10. Cela veut dire que le poids P est directement proportionnel à la masse m.
le poids d'un objet (sur Terre) est égale à dix fois sa masse.
Le coefficient de proportionnalité entre le poids et la masse est noté g et appelé intensité de la pesanteur.
L'intensité de la pesanteur s'exprime en newton par kilogramme (N/Kg) et vaut toujours environ 10 N/kg.
Des mesures plus précises auraient permis d'obtenir une valeur de 9,81 N/kg.
Puisqu'il existe une relation de proportionnalité entre la masse d'un corps et son poids on peut la traduire par la formule suivante:
P = m x g
Avec:
P: poids du corps (en newton),
m: masse du corps (en kilogramme),
g: intensité de la pesanteur (en newton par kilogramme).
4. Définition vectorielle du poids
Le poids, comme toutes forces, est un vecteur. C'est une grandeur
vectorielle qui possède:
• un point d'application (centre de gravité de l'objet),
• une direction, (la verticale),
• un sens ( du haut en bas), et
• un module ou inensité (sa mesure en N).
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