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La masse d’un objet représente la quantité de matière liée au nombre d’atomes qui le constituent. La masse, mesurée avec une balance, s’exprime en kilogramme (kg).
Cette quantité de matière ne dépend pas du lieu où l'on se trouve.
La Terre exerce une action à distance sur tous les objets qui l’entourent. Cette action répartie dans tout le volume de l’objet est le poids de l’objet.
Le poids ralentit le mouvement d’une balle lancée vers le haut et incurve vers le bas la trajectoire d’une balle lancée obliquement.
C’est Isaac Newton (1642 – 1727) qui, le premier, identifia l’attraction exercée par la Terre.
Si on suspend un objet lourd par un fil, nous réalisons un fil à plomb. Le fil tendu est alors rectiligne. La direction du fil à plomb définit la verticale du lieu.
Mesurons le poids P de différentes masses m et calculons le rapport : P / m
Masse m (en kg) |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
Poids P (en N) |
2 |
4 |
6 |
8 |
P / m (en N/kg) |
10 |
10 |
10 |
10 |
Le rapport P / m est constant et égale à 10 N/kg
En un lieu donné, le poids d’un objet est proportionnel à sa masse :
P / m = g ou P = m.g
g est l’intensité de la pesanteur ; elle s’exprime en newton par kilogramme (N/kg ou N.kg-1)
b) La distinction entre poids et masse :
La Lune exerce une force attractive sur nous bien plus faible que sur Terre. C'est ce qui explique les grands bonds que les astronautes américains faisaient en se déplaçant.
|
Terre |
Lune |
Mercure |
Vénus |
Mars |
Jupiter |
Saturne |
g (N/kg) |
9,8 |
1,6 |
2,9 |
8,3 |
3,6 |
26 |
11,5 |
Calculez votre poids sur différents astres
Un objet situé en altitude peut chuter sous l'action de son poids.
Cet objet possède donc une énergie de position du fait de sa position par rapport au sol.
Cette énergie de position se note : Ep
Cette énergie de position s'exprime en Joule (J).
Expérience : Si on fait chuter un objet de 1 kg d'un mètre, il aura une énergie de 10 J.
Si on le lâche de 2 m il aura une énergie 2 fois supérieure : 20 J.
Tout objet possède une énergie de position au voisinage de la Terre.
Plus l'objet est haut, plus il possède d'énergie de position.
Un objet en mouvement possède une énergie liée à ce mouvement appelée énergie cinétique.
Cette énergie cinétique se note : Ec
Cette énergie cinétique s'exprime en Joule (J).
Tout objet possède une énergie cinétique s'il bouge.
Plus l'objet va vite, plus il possède d'énergie cinétique.
c) Relation entre les énergies :
La somme de l'énergie de position et de l'énergie cinétique s'appelle l'énergie mécanique.
Cette énergie mécanique se note : Em
Cette énergie mécanique s'exprime en Joule (J).
Em = Ep + Ec
L'énergie mécanique reste constante lors de la chute d'un objet. On dit qu'elle se conserve.
Exemple de la chute d'eau :
Graphique d'évolution des énergies :