Masse d un objet

La masse et le poids semblent interchangeables, mais ils sont complètement différents. Alors la masse c’est quoi ? Qu’est-ce que c’est, le poids? Quelles sont les différences, et pourquoi est-il important de les connaitre? Comment sont-ils liés? Nous allons répondre à ces questions dans cet article. Veuillez noter que ces explications sont simplifiées

La masse

La masse, c’est la mesure de la quantité de matière dont un objet est composé. Typiquement, la masse est mesurée en grammes ou en kilogrammes. Une anecdote amusante: dans le système impérial, la masse n’est pas mesurée en onces ou livres, mais avec une unité appelée le slug. La Masse est liée à la Force, car elle peut être mesurée en déterminant la quantité de Force nécessaire pour changer la direction ou la vitesse d’un objet. Vous connaissez probablement cette équation: F (force) = m (masse) fois a (accélération). La masse est aussi liée à la gravité, qui est essentiellement l’attraction entre deux objets qui ont des masses selon la distance. Cependant, elles ne sont pas reliées ; la gravité n’a aucun effet sur la masse. La masse est aussi indestructible (comme l’énergie, et c’est aussi scalaire), et ne peut jamais être égale à zéro (pensez-y : la mass est la mesure de la quantité de matière dans un objet. Comment un objet peut-il être composé de zéro matière?).

Le poids

Voilà quelque chose que vous ne savez peut être pas: l’unité métrique pour le poids est le Newton, pas le gramme. L’unité impériale pour le poids est la livre. Vous vous souvenez du lien entre la masse et la gravité? Le poids est l’interaction gravitationnelle entre les objets qui ont de la masse. Si vous avez recherché les différences entre le poids et la masse ailleurs, vous avez probablement vu que votre masse sur Terre et sur la Lune sont les mêmes, mais vous pesez moins lourd sur la Lune que sur Terre car la masse de la Lune n’est pas la même que celle de la Terre (donc elles ont une gravité différente). Le poids peut être égal à zéro (cela dépend de la gravité) et est une force (et donc, c’est un vecteur).

Pourquoi cette confusion?

Pour commencer, le poids et la masse sont non seulement reliés, mais proportionnels. Si vous connaissez la masse d’un objet, vous pouvez calculer son poids, et vice-versa, avec la formule P (poids) = m (masse) fois g (gravité, sur Terre typiquement égale à 9.8 N/kg). Comme nous vivons sur Terre et que nous ne nous inquiétons pas de la masse des autres planètes (à moins d’être un scientifique), nous utilisons ces termes de manière interchangeable. De plus, exprimer le poids en Newtons serait embrouillant pour la plupart des gens. Si je vous dis que mon chat pèse 5 kilos, vous savez qu’il est de poids moyen, mais si je vous dis qu’il pèse environ 44 Newtons, cela ne veut rien dire pour la plupart des gens.

Les balances, la masse et le poids

Les balances fournissent le poids d’un objet – pour être exact, elles mesurent la quantité de force exercée sur la cellule de charge (le poids est mesuré en Newtons, n’oubliez pas) – et ensuite, elles utilisent la gravité pour calculer votre masse. D’autres balances (comme la TBB) mesurent la masse en comparant une masse connue et une masse inconnue.

Pourquoi il est important de ne pas les confondre

La masse est une variable clé dans de nombreuses formules pour des concepts fondamentaux. Elle doit être exacte, ou les erreurs sont multipliées. La gravite et l’altitude peuvent affecter le poids, et même une petite erreur de calcul pourrait être désastreuse dans un secteur comme l’aérospatiale, l’astronomie, la physique, la chimie, et plus encore. Comme la masse est une propriété fondamentale, elle forme notre compréhension du monde, comment les choses fonctionnent, et aussi comment nous pouvons les affecter.

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I. Définitions

• Le poids est une force d’attraction gravitationnelle exercée par un astre (comme la Terre) sur un objet ayant une masse.

• Il ne faut pas confondre le poids et la masse : le poids est une force et s’exprime en Newton (N) alors que la masse est une caractéristique propre à chaque objet, liée à sa composition en atomes, qui s’exprime en kilogramme (kg).

II. Lien entre le poids P et la masse m

• Pour connaître la correspondance entre le poids (terrestre) et la masse d’un objet, on réalise l’expérience suivante :

Dynamomètre et masselotte

Masselotte à peser

Pour plusieurs masselottes différentes, on relève la masse m indiquée sur la balance ainsi que la force P exercée sur le dynamomètre. On regroupe les valeurs sur le graphique suivant :

On constate que la fonction P =  f(m) est linéaire puisque la droite passe par l’origine. Le coefficient directeur est ici 9,81 : la relation entre le poids et la masse est donc P = 9,81 ×   m.

• Le coefficient directeur est appelé accélération de la pesanteur (ou intensité de la pesanteur) et il est noté g. Sur la Terre, g = 9,81 m/s2 (autre unité : N/kg).

III. Pesanteur

• L’accélération de la pesanteur dépend des dimensions et de la masse de l’astre sur lequel on mesure le poids d’un objet. Par exemple : sur la Terre : g (Terre) = 9,81 N/kg et sur la Lune : g (Lune) = 1,62 N/kg. La pesanteur sur la Lune est six fois moindre que sur la Terre !

• Poids sur la Terre : P T =  m ×   g (Terre) = 50 ×  9,81 = 491 N ;
• Poids sur la Lune : P L =  m ×  g(Lune) = 50 ×  1,62 = 81 N.

• Si on prend un objet de masse 50 kg, c’est son poids (et non sa masse !) qui diminue lorsqu’on le transporte de la Terre à la Lune. En effet :

Le poids et la masse sont deux concepts importants de la physique ; importants et liés, mais bien distincts.

[EN VIDÉO] Les préparatifs et les joies d’un vol en impesanteur Comment simuler l’impesanteur sur Terre ? La réponse : le vol parabolique. Réunissez 40 passagnull

Dans la vie courante, les termes de massemasse et de poids sont souvent confondus.

La masse, une quantité de matière

La masse d’un corps donne une indication sur la quantité de matièrematière qui le constitue. Ainsi, la masse d’un objet est une grandeur sans direction et constante – tant que l’objet ne subit pas d’altération – qui se rattache au nombre et à la nature des atomes qui le composent.

Dans le système international, l’unité de mesure de la masse est le kilogrammekilogramme.

Le poids, une force liée à la gravitation

Le poids d’un objet, quant à lui, se rapporte à l’action de la force de gravitation sur ce corps. De fait, le poids est une grandeur toujours dirigée vers le centre de la Terre (ou d’un autre corps céleste) et qui dépend :

• de la distance qui sépare l’objet de la Terre (ou d’un autre corps céleste) ;
• de la masse des corps en question.

Ainsi le poids d’un objet est-il plus élevé sur Terre que sur la LuneLune.

Dans le système international, l’unité de mesure du poids est le Newton.

Le mystère du pèse-personne

Il ne faut pourtant pas en conclure qu’un pèse-personne mesure votre masse et non votre poids. En effet, si vous sautez sur le pèse-personne, l’indication va, l’espace d’un instant, largement augmenter. C’est le signe que l’appareil est bien sensible à une force, donc à votre poids. Ce n’est qu’à la fin des années 1940 que le Newton a été adopté comme unité de force. Auparavant, on utilisait le kilogramme-force, d’où la confusion sur le pèse-personne.

Le lien entre masse et poids

Si la masse et le poids sont deux grandeurs différentes, elles sont reliées par une expression simple :

poids = masse x g

où g représente l’intensité de la pesanteur dont la valeur dépend de l’endroit où l’on se trouve.

Ce cours de soutien scolaire physique niveau collège (troisième) te dit tout pour réussir à comprendre la différence entre poids et masse.

Le poids et la masse dans la vie quotidienne

Sur un paquet de farine, on peut lire « POIDS NET 1kg »

Une personne monte sur un pèse-personne : Forcément elle dit « mon poids est de …kg »

Mais dans le langage scientifique, c’est un abus de langage car le poids est une force ; il ne s’exprime donc pas en kilogrammes mais en Newton !

On distingue Poids et Masse :

Définition de la masse

• La masse représente la matière contenue dans un objet. Elle ne dépend pas du lieu où on se trouve. La masse se mesure à l’aide d’une balance et s’exprime en kilogramme (kg) en physique et en gramme (g) en chimie.

Définition du poids

• Le poids d’un objet situé au voisinage de la Terre est la force à distance qui l’attire vers le centre de la Terre. Elle dépend du lieu où on se trouve. Le poids se mesure à l’aide d’un dynamomètre et s’exprime en Newton (N). C’est cette force qui nous retient sur le sol.

Le poids est responsable de la chute du corps. Il s’exerce à la verticale du lieu de la chute, du haut vers le bas.

Loi de Newton et formule scientifique

Isaac Newton fut le scientifique qui s’interrogea sur cette force de gravité en observant la chute d’une pomme.

En un même lieu, le poids « P » et la masse « m » sont deux grandeurs proportionnelles car le quotient du poids d’un corps en newtons par sa masse en kilogrammes est une constante d’où la formule suivante :

« g » est appelé l’intensité de pesanteur et s’exprime en newton par kilogramme (N/kg). Elle dépend, comme le poids, du lieu où on se trouve. Sur Terre, g = 10 N/kg ; sur la Lune g = 1,6 N/kg

L’intensité de la pesanteur sur la Lune étant plus faible que sur la Terre ; le capitaine Haddock peut ainsi se déplacer et sauter avec plus de facilité.

Application et exercice de physique

Dans cet exemple, la masse de la pomme sur la balance est m = 192 g = 0,192 kg. Son poids sera donc égal à

P = m x g = 0,192 x 10 = 1,92 N

La valeur de la mesure du poids peut-être vérifiée en accrochant la pomme à un dynamomètre :