Le poids et la masse – Cours 3AC
Le poids et la masse
Le poids d’un corps
Définition
La terre exerce une action mécanique attractive sur tout objet placé à sa proximité. Cette action mécanique est modélisée par une force que l’on appelle le poids d’un corps.
Le poids d’un corps se note par le vecteur P.
Les caractéristiques du poids d’un corps
a) Le point d’application du poids
i. Expérience :
On accroche un solide (S) à l’aide d’un fil en différents points et avec une règle, on trace à chaque fois la verticale qui passe par le point d’accrochement.
ii. Observation :
– On observe que ces droites se coupent en un point.
iii. Conclusion :
- On appelle le point où se coupent ces droites, le centre de gravité d’un corps notée G.
- Pour un corps homogène de forme géométrique, le centre de gravité est confondu avec son centre géométrique.
b) La droite d’action du poids
i. Expérience :
On suspend un corps (ballon) à l’extimité d’un fil puis on attend que l’objet et le fil s’immobilisent.
ii. Observation :
– La direction prise par le fil tendu auquel est accrochée la bille est verticale.
iii. Conclusion :
La droite d’action du poids est la verticale passant par le centre de la Terre.
c) Le sens du poids
i. Expérience :
On suspend un ballon à un fil puis on coupe le fil.
ii. Conclusion :
– Le sens du poids est du corps vers le centre de la Terre (vers le bas).
d) L’intensité du poids
Pour mesurer l’intensité du poids d’un corps, on l’accroche à un dynamomètre.
Dans le cas ci-contre : Le dynamomètre indique que l’intensité du poids est : P = 2 × 2 N = 4 N.
Résumé
Les caractéristiques du poids d’un corps sont :
- Point d’application : centre de gravité du corps notée G.
- Droite d’action : la verticale passant par le centre de gravité.
- Sens : du point G vers le centre de la Terre (vers le bas).
- Intensité : se mesure par un dynamomètre.
Relation entre le poids et la masse
Expérience
Prenons des corps de masses différentes, puis on mesure leurs poids à l’aide d’un dynamomètre sans changer le lieu.
Résultats
| Le corps | C₁ | C₂ | C₃ | C₄ |
|---|---|---|---|---|
| Masse m (Kg) | 0.10 | 0.200 | 0.300 | 0.400 |
| Poids P (N) | 1 | 2 | 3 | 4 |
Représentation graphique du poids en fonction de la masse :
Le coefficient de proportionnalité :
On prend 2 points de la courbe par exemple les points A (0.35 Kg ; 3.5 N) et B (0.1 ; 1).
Donc : g = (PB – PA) / (mB – mA) = 3.5 N / 0.35 Kg = 10 N/Kg.
Observation
- On observe que le rapport P/m est constant : P/m = 10 N/Kg.
- La courbe obtenue est une droite passant par l’origine des deux axes, alors l’intensité du poids est proportionnelle à la masse.
Conclusion
- P/m est appelé l’intensité de la pesanteur notée g et qu’on l’exprime par N/Kg.
- En un lieu donné, l’intensité du poids d’un corps est proportionnelle à sa masse.
- On écrit : P = m × g
P : poids d’un corps en (N)
m : la masse d’un corps en (Kg)
g : l’intensité de pesanteur en (N/Kg)
Distinction entre le poids et la masse
Le tableau ci-dessous donne les masses et les intensités du poids de 3 corps (A, B et C) dans différents lieux.
| Lieu | Corps A | Corps B | Corps C | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| mA (Kg) | PA (N) | mB (Kg) | PB (N) | mC (Kg) | PC (N) | |
| Casablanca au niveau de la mer | 1 | 9.8 | 2 | 19.60 | 3 | 29.40 |
| Casablanca à une altitude de 10 Km | 1 | 9.77 | 2 | 19.54 | 3 | 29.31 |
| A la surface de la lune | 1 | 1.63 | 2 | 3.26 | 3 | 4.89 |
- La masse d’un corps est une grandeur physique invariable, elle reste la même lorsqu’on change le lieu.
- L’intensité du poids d’un corps dépend du lieu.
- L’intensité de pesanteur varie avec le lieu et l’altitude ou l’objet se trouve. Au voisinage de la Terre, l’intensité de pesanteur vaut approximativement : g = 9.8 N/Kg.
Le poids et la masse – Cours 3AC