M2 Poids et masse d`un corps

Classe de troisième – Chapitre M2
M2
POIDS ET MASSE D’UN CORPS
Introduction :
Nous avons vu au chapitre précédent que la Terre exerce une action
attractive à distance sur les objets. Au voisinage de sa surface, cette
action est appelée « poids ». Quelle en sont les caractéristiques ?
Quelle relation la lie à la masse ?
I – Caractéristiques qualitatives du poids
Animation flash « poids », point n°1
1) Définition
Le poids d’un corps est l’action à distance exercée par la Terre sur un objet situé dans son
voisinage.
2) Direction et sens du poids
Tout corps lâché sans vitesse initiale tombe vers le bas ! Comment prouver que la trajectoire
qu’il adopte est verticale ?
Propositions d’expériences élèves
Expérience :
On suspend un petit objet par un fil relié à
une potence. A l’aide d’un fil à plomb, on
repère au sol le point situé à la verticale de
l’objet. On place un bout de craie sur ce
repère. On brûle le fil relié à l’objet et on
observe son lieu d’impact sur le sol.
Observation :
L’objet tombe sur la craie (placée sur sa verticale).
Conclusion :
Le poids d’un corps est une action qui s’exerce verticalement vers le bas.
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Classe de troisième – Chapitre M2
II – Valeur du poids
1) Différence entre poids et masse
La masse représente la quantité de matière contenue dans un objet. On la mesure avec une
balance. Son unité dans le système international est le kilogramme (kg). (Doc A p28)
On mesure le poids d’un objet avec un dynamomètre. Le poids s’exprime en Newton (N).
(Docs B & C p29)
2) Relation entre poids et masse
TP n°2 de mécanique – Démarche d’investigation « Quel bond ! »
Expérience :
On suspend plusieurs masses marquées à un dynamomètre. Pour chaque masse, on relève la
valeur de son poids. On note les résultats dans le tableau ci-dessous :
Masse m (g)
50
100
200
300
400
500
Masse m (kg)
Poids P (N)
Observation :
Le rapport
est constant et égal à 10 N/kg.
Conclusion :
Le poids P et la masse m d’un objet sont proportionnels : P = 10 x m.
Exercice : tracer le graphique P=f(m)
Échelle : 1 cm→ 0,05 kg en abscisse
1cm → 0,5 N en ordonnée
Cas général :
Le rapport
est appelé « intensité de pesanteur ». De quoi dépend-il ?
Répondre à cette question à l’aide du document suivant :
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Classe de troisième – Chapitre M2
Le rapport
est fonction du lieu où l’on se trouve. Il est appelé « intensité de pesanteur » et
noté « g ».
La relation de proportionnalité entre le poids P et la masse m d’un corps se traduit
mathématiquement par :
avec
P en newtons (N)
m en kilogrammes (kg)
g en newtons par kilogramme (N/kg ou N.kg-1)
Remarques :
• La valeur approchée de l’intensité de pesanteur sur Terre est 10 N/kg.
• Ne pas confondre l’intensité de pesanteur et le symbole du gramme. Tous deux se
notent « g » !!
Exercices n°8 p36, n°13 p37 et n°15 p38
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III – Aspect énergétique de la chute d’un corps
Animation Flash EDF « hydro-centrale »
D’où vient l’énergie électrique recueillie à la sortie d’une centrale hydraulique ? (Rappel de
chimie : l’énergie ne peut pas être créée, elle est convertie).
→ L’eau contient de l’énergie qui est convertie en énergie par le couple {turbinealternateur}.
Quel est le rôle des conduites forcées ?
→ Elles permettent à l’eau d’acquérir une vitesse et donc une énergie suffisante pour faire
tourner la turbine. Cette énergie est appelée énergie cinétique (= relative au mouvement).
D’où provient cette énergie cinétique ?
→ Elle était contenue dans l’eau du lac de retenue sous forme d’énergie (potentielle) de
position : c’est l’énergie due au poids de l’eau.
Un objet possède :
− Une énergie de position, notée EP, au voisinage de la Terre : il est capable de chuter du
fait de son poids.
− Une énergie cinétique, notée EC, liée à sa vitesse.
La somme de ces énergies de position et cinétique constitue son énergie mécanique :
EM = EP + EC
Au cours de sa chute, l’énergie de position d’un objet est convertie en énergie cinétique mais
son énergie mécanique reste constante.
Remarque :
L’unité de l’énergie
dans le système
international est le
Joule (J).
Exercices n°10 p37 et n°18 p38
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