Poids et masse

1. Masse d'un objet

1.1. Définition

La masse est une grandeur qui ne dépend que, de la nature et de la quantité des atomes qui constituent un corps.

Exemple 1 : Un objet en fer est plus lourd que ce même objet réalisé en aluminium. C'est donc la nature différente des atomes qui est responsable de cet écart de masse.

Exemple 2 : Un petit objet est plus léger qu'un objet plus grand réalisé avec la même matière. Cette fois, c'est la différence de quantité de matière qui est à l'origine de l'écart de masse.

1.2. Unité de mesure de masse

L'unité de mesure de masse est le kilogramme (kg).

Bien sur nous pouvons utiliser tous les multiples et sous-multiples associés à cette unité : gramme, centigramme, etc ... ainsi que la tonne (1 tonne = 1000 kg).

Exemple : Sur l'image à droite, nous mesurons la masse d'un objet en laiton, et nous lisons sur la balance : 15,2 grammes.

ATTENTION Une erreur fréquente est d'utiliser le terme poids au lieu de masse.

Exemple : Je ne dois pas écrire : "Mon poids est de 30 kg", mais "Ma masse est de 30 kg".

De la même façon, j'évite d'écrire : "Je pèse 30 kg".

La masse se mesure avec une balance.

2. Poids d'un objet

2.1. Unité de mesure du poids

L'unité de mesure du poids est le Newton (N).

Isaac Newton (1643 - 1727) est le savant Anglais qui a donné son nom à l'unité de poids.
On trouvera les multiples et sous multiples usuels associés à cette unité. Exemple :

1 kN = 1000 N
1 mN = 0,001 N

Le poids se mesure avec un dynamomètre.

Sur l'image ci-contre, nous voyons un dynamomètre à ressort.

Un objet suspendu au dynamomètre déforme le ressort, ce qui entraine le déplacement de l'index rouge au dessus d'une graduation en Newton.

2.2. Expérience

1. Pour chaque masse indiquée dans le tableau, mesurez le poids avec un dynamomètre.

masse (kg)	0	0,05	0,1	0,15	0,2	0,25
poids (N)

2. Les valeurs de poids sont-elles proportionnelles aux valeurs de masse ?

3. Par quelle valeur faut-il multiplier la masse pour obtenir le poids ?

2.3. Conclusion de l'expérience

Nous venons de prouver que :

le poids est proportionnel à la masse.

Nous avons trouvé qu'il faut multiplier la masse environ par 10, pour obtenir le poids. Ce nombre est appelé : la pesanteur. Il est représente par la lettre "g", et a pour unité le N/kg.

Avec des mesures plus précises, on découvrirait que "g" dépend du lieu où l'on se trouve. Exemple :

Valeur à Paris : 9,81 N/kg (C'est cette valeur souvent arrondie à 10 qui est utilisé dans les exercices)
A l'équateur : 9,78 N/kg
Aux pôles : 9,83 N/kg

Finalement la relation liant la masse au poids s'écrit :

P = m x g avec :	P le poids en Newton (N),
	m la masse en kilogramme (kg),
	et g = 9,81 N/kg à Paris.

Exercices :

1) Quel est le poids à Paris, d'une boite de gateaux de 600 grammes ?
Donnée : g = 9,81 N/kg

2) Sur la flèche d'une grue de levage, il est indiqué charge maxi : 35 kN.
Quelle est la masse maximale que peut soulever cette grue ?
Donnée : on prendra ici g = 10 N/kg

3) Chaque roue d'une remorque de camion peut supporter un poids de 4,5 kN. La remorque a une masse à vide de 600 kg, et possède 4 roues.
a) Calculer la charge maximale pouvant être embarqué dans la remorque, si on suppose cette charge parfaitement centrée pour que son influence se répartisse équitablement sur les roues.
b) Suite à un freinage violent, la charge mal arrimée glisse, et reste à l'avant de la remorque. Que risque t-il d'arriver ?