Quelle est la différence entre le poids et la masse ?
Pourquoi confondons-nous le poids et la masse dans la vie quotidienne alors que ce sont deux grandeurs physiques différentes ?
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Dans la vie de tous les jours, nous employons souvent les termes de poids et de masse indifféremment.
Or, en physique, si la masse est constante, le poids d’un objet ou d’une personne est différent selon l’astre, le corps céleste – étoile, planète, astéroïde, comète ou satellite – sur lequel il se trouve.
Pourquoi le poids dépend de l’astre sur lequel il se trouve ?
Quelle est la relation entre le poids et la masse ?
Comment calculer le poids d’un objet ou d’une personne, d’un animal par rapport à sa masse ?
Lisez cet article d’ Apprendre 5 minutes pour apprendre la différence entre le poids et la masse et calculer le poids en fonction de la masse à l’aide de formules, d’exemples et d’exercices avec corrigés détaillés.
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Sommaire.
- Définition de la masse.
- Définition du poids.
- Pourquoi confondons-nous le poids et la masse.
- Différence entre le poids et la masse.
- Comment calculer le rapport poids masse.
- Newton (unité).
- Accélération de la Pesanteur.
- Pesanteur terrestre.
- Pesanteur lunaire.
- Pesanteur d’un astre.
- Formules de calcul poids masse.
- A découvrir aussi.
Définition de la masse.
En physique, la masse d’un corps, est la grandeur physique d’un corps qui représente la quantité de matière qui compose le corps, indépendamment de l’endroit où il se trouve et se mesure en kilogrammes, de symbole kg.
La masse d’un corps peut se mesurer avec une balance s’il n’est pas trop lourd.
L’unité de mesure officielle de la masse est le kilogramme, de symbole kg.
Les unités de mesure de la masse couramment employées sont
- Tonne (t) = 1 000 kilogrammes (kg) = 100 quintaux (q).
- Quintal (q) = 100 kilogrammes (kg).
- Kilogramme (kg) = 10 hectogrammes (hg) = 100 décagrammes (dag) = 1 000 grammes (g) = 10 000 décigrammes (dg) = 100 000 centigrammes (cg) = 1 000 000 milligrammes (mg).
- Hectogramme (hg) = 0,1 kilogramme ( 1/10 kg) = 10 décagrammes (dag) = 100 grammes (g) = 1 000 décigrammes (dg) = 10 000 centigrammes (cg) = 100 000 milligrammes (mg).
- Décagramme (dag) = 0,01 kilogramme ( 1/100 kg) = 0,1 hectogramme ( 1/10 hg) = 10 grammes (g) = 100 décigrammes (dg) = 1 000 centigrammes (cg) = 10 000 milligrammes (mg).
- Gramme (g) = 0,001 kilogramme ( 1/1 000 kg) = 0,01 hectogramme ( 1/100 hg) = 0,1 décagramme ( 1/10 dag) = 10 décigrammes (dg) = 100 centigrammes (cg) = 1 000 milligrammes (mg).
- Décigramme (dg) = 0,0001 kilogramme ( 1/10 000 kg) = 0,001 hectogramme ( 1/1 000 hg) = 0,01 décagramme ( 1/100 dag) = 0,1 gramme ( 1/10 g) = 10 centigrammes (cg) = 100 milligrammes (mg).
- Centigramme (cg) = 0,00001 kilogramme ( 1/100 000 kg) = 0,0001 hectogramme ( 1/ 10 000 hg) = 0,001 décagramme ( 1/ 1 000 dag) = 0,01 grammes ( 1/100 g) = 0,1 décigramme ( 1/10 dg) = 10 milligrammes (mg).
- Milligramme (mg) = 0,000001 kilogramme ( 1/1 000 000 kg) = 0,00001 hectogramme ( 1/ 100 000 hg) = 0,0001 décagramme ( 1/ 10 000 dag) = 0,001 grammes ( 1/1000 g) = 0,01 décigramme ( 1/100 dg) = 0,1 centigramme (cg).
Exercices :
1 – Convertir 150 kilogrammes en grammes :
1 kg = 1 000 g.
150 kg = 150 000 g.
2 – Convertir 0,5 kilogramme en grammes :
1 kg = 1 000 g.
0,5 kg = 0,5 x 1 000 g = 500 g.
3 – Convertir 130 grammes en kilogrammes :
1 000 g = 1 kg.
130 g = 130 / 1 000 = 0,13 kg.
Définition du poids.
Le poids est la force qui s’exerce sur un corps attiré par un astre vers son centre du fait de la pesanteur, se mesure en Newton de symbole N et dépend de la distance du corps par rapport à l’astre et de la masse de l’astre en question.
Le poids d’un corps peut se mesurer avec un dynamomètre (ressort) s’il ne pèse pas trop.
- Plus l’altitude est grande, c’est-à-dire plus le corps est éloigné de l’astre, plus le poids diminue.
- Plus la masse de l’astre est importante, plus le poids augmente.
C’est pourquoi le poids d’un astronaute est plus important sur la Terre que sur la Lune.
Sur la Lune, un corps a un poids six fois moindre que sur la Terre.
Un corps dans l’espace, éloigné de tout astre a un poids nul car il ne subit aucune force d’attraction.
Dans l’espace, un corps est en apesanteur.
L’unité de mesure officielle du poids est le Newton, noté N.
Pourquoi confondons-nous le poids et la masse.
Pour mesurer la masse d’un corps, nous parlons de ‘pesée’; par exemple, effectuer la pesée de marchandises.
Les mots pesée, peser et poids ont un sens proche.
Étymologie : poids vient du latin pensum qui signifie ‘ poids de laine que l’esclave devait filer par jour’.
Par abus de langage, lorsque que nous utilisons une balance, nous disons que nous nous pesons.
En fait, la balance ne mesure pas un poids mais une masse.
D’autre part, avant l’adoption du Newton comme unité de poids dans le système international d’unités, l’ancienne unité de poids était exprimée en kilogramme-poids, ce qui renforçait la confusion.
Différence entre le poids et la masse.
Le poids est différent de la masse car
- Le poids est une force liée à la gravitation tandis que la masse est une quantité de matière.
- Le poids est une grandeur variable tandis que la masse est constante.
Comment calculer le rapport poids masse.
Il existe une relation de proportionnalité entre le poids et la masse.
Le poids est calculé en fonction de la masse avec la formule suivante.
Poids = masse x g
g est l’intensité de la pesanteur et dépend de l’endroit où l’on se trouve.
La formule peut également s’écrire
P = m . g ou P = mg.
P est le poids du corps, exprimé en newtons ( symbole N).
m est la masse du corps, exprimée en kilogrammes ( symbole kg).
g est l’intensité de la pesanteur, ou accélération de la pesanteur, en un lieu donné, exprimée en newtons par kilogramme ( symbole N/kg) ou par simplification en mètres par seconde carrée, notée m/s2.
Newton (unité).
Le newton est la force capable de communiquer à une masse de 1 kilogramme une accélération de 1 mètre-seconde par seconde.
Le newton permet d’augmenter la vitesse d’une masse d’un kilogramme d’un mètre par seconde.
Le newton équivaut à un kilogramme mètre par seconde carrée.
1 N = 1 kg . m / s2
Accélération de la Pesanteur.
L’accélération de la pesanteur g, appelée également intensité de la pesanteur, est une force attractive verticale dirigée vers le sol qui découle de la loi de gravitation universelle décrite par Newton.
g est l’initiale de gravité.
Pesanteur terrestre.
g = 9,81 N/kg (ou m.s-2) en moyenne à la surface de la Terre.
😉Astuce mnémotechnique : g = 9,81 m/s2= 9, (9 x 9) et la lettre g ressemble au chiffre 9.
Plus précisément, la valeur g de l’accélération normale de la pesanteur terrestre adoptée par le Système International des Poids et Mesures est 980,665 cm/s2.
g = 980,665 cm/s2 = 9,80665 m/s2.
La vitesse de chute d’un objet ou d’une personne augmente chaque seconde de 9,81 mètres par seconde car il subit l’accélération de la pesanteur de la Terre.
L’Angleterre et de nombreux pays anglo-saxons utilisent le pied, noté pi en français – foot en anglais, noté ft, symbole ‘ – comme unité de mesure. Le pied vaut environ 30 centimètres.
1 pied = 0,304 819 2 mètre = 30,481 92 centimètres.
L’accélération de la pesanteur terrestre est environ de 32 pieds par seconde carrée.
g = 32,17 pi/s2 = 32,17 ft/s2 en anglais.
Pesanteur lunaire.
A titre de comparaison, la pesanteur lunaire est 6 fois plus faible que la pesanteur terrestre et vaut 0,166 g, soit 1,624 22 m/s2.
C’est pourquoi un corps pèse 6 fois moins que sur la Terre.
Pesanteur d’un astre.
La formule de la pesanteur d’un astre est la suivante.
g = GM / D2.
g est l’intensité de la pesanteur ( accélération de la pesanteur).
G est la constante universelle de gravitation, appelée également constante gravitationnelle.
La constante universelle de gravitation G correspond à la force de gravitation (force d’attraction) entre deux masses d’un kilogramme chacune, distantes d’un mètre.
G = 6,674 30 x 10-11 m3 kg-1 s-2.
M est la masse de l’astre.
Le produit GM (produit de la constante de gravitation G par la masse M du corps) est appelé paramètre gravitationnel standard, noté μ (mu) et permet de simplifier les formules liées à la gravitation.
La formule de la pesanteur peut s’écrire
g = μ / D2.
D est la distance entre les centres de l’astre et du corps soumis à la force d’attraction de l’astre.
Exercice.
Quelle est l’intensité de la pesanteur sur la planète Mars ?
μ = 42 800 km3 s-2
D = 3 400 km
g = μ / D2
g = 42 800 km3 s-2 / (3 400 km)2
g = 3,7 m/s2 = 3,7 N/kg
L’accélération de la pesanteur g sur la planète Mars vaut 3,7 N/kg, soit 3,7 m/s2.
😉Cliquez ici pour connaitre la masse et le rayon des planètes du système solaire.
Formules de calcul poids masse.
Calcul du poids par rapport à l’intensité de la pesanteur.
La formule de calcul du poids à partir de la masse et de l’accélération de la pesanteur est
Poids = masse x g.
Exercice :
1 – Quel est le poids à la surface de la Terre d’un ananas d’une masse de 1,8 kg ?
P = mg
P = 1,8 kg x 9,81 m/s2
P = 17,658 kg m/s2
P = 17,658 N
Un objet aillant une masse de 1,8 kilogramme pèse entre 17 et 18 newtons sur Terre.
2 – Un objet pèse 600 newtons sur la Terre. Quelle est sa masse ?
P = mg
m = p/g
m = (600 kg . m / s2) / (9,81 m/s2)
m = 61,162 kg
Un objet pesant 600 newtons sur Terre a une masse d’environ 61 kilogrammes.
Calcul du poids par rapport à la constante universelle de gravité.
La formule de calcul du poids par rapport à la constante universelle de gravitation est la suivante.
Poids = G M m / D2.
G est la constante universelle de gravitation, M est la masse de l’astre, m est la masse du corps et D est la distance entre les centres des deux masses.
Exercice :
Quel est le poids d’un objet d’une masse de 1 kg à la surface de la Terre ?
P = (6,674 x 10-11 m3 kg-1 s-2 ) x (5,97 x 1024 kg) x (1 kg) / (6 371 000 m)2
P = 9,81 m/s2 = 9,81 N
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