• distinguer le poids et la masse d`un objet • utiliser la relation de

•
distinguer le poids et la masse d’un objet
•
utiliser la relation de
proportionnalité entre le poids et la masse
•
énoncer et utiliser la
condition d’équilibre d’un solide soumis à deux forces
Objectifs
21
(
A
B
C
O
→
P1
→
P3
→
P2

142
21• Le poids et la masse
Réalise et observe
Expérience
Soumets un plaque de polystyrène (S) de poids négligeable,
à l’action de deux forces F1
➝
et F2
➝
par l’intermédiaire des
deux fils de deux dynamomètres 3.
La plaque reste en équilibre.
Compare les directions des fils ainsi que les indications des
dynamomètres.
Schématisation
Recopie le schéma de la plaque 4 et représente les deux
forces qui s’exercent sur elle par des segments fléchés.
Échelle : 1 cm pour 2 N.
Réponds
questions
1Le poids et la masse des
objets sont-ils des grandeurs
proportionnelles ?
2Quelle est la valeur du
coefficient de proportionnalité ?
3Exprime Pen fonction de m.
aux
(Je détermine la relation entre le poids
et la masse d’un objet
Réalise et observe
Mesure la masse mde différents objets avec une balance
1.
Exprime la valeur en kilogrammes.
Mesure la valeur Pdu poids des mêmes objets avec un
dynamomètre 2.
Exprime la valeur en newtons.
Note les résultats et complète le tableau :
Reporte sur un graphique les valeurs du poids des objets
en N (en ordonnées) et les valeurs des masses en kg (en
abscisses).
Relie les points par une droite (voir savoir-faire p.155).
Réponds
questions
1Les fils des dynamomètres
ont-ils la même direction ?
2Quelle est la valeur des
forces mesurée par chaque
dynamomètre ?
3Les deux forces ont-elles
même droite d’action ? Le même
sens ? La même valeur ?
aux
(Je détermine la condition d’équilibre
d’un objet soumis à deux forces
Masse m(kg)
Poids P(N)
(N/kg)
P
m

Le dynamomètre mesure la valeur de son
poids.
Le poids d’un objet est la force d’attraction exercée par la Terre sur cet objet.
Le poids d’un objet se mesure avec un dynamomètre ; sa masse se mesure
avec une balance.
Activité
1
Schéma à recopier et à compléter.
La balance mesure la masse d’un objet.
Le montage expérimental.
5
6
7
8
9
10
0
1
2
3
4
A
B
5
6
7
8
9
10
0
1
2
3
4
N
N
On dit qu’un objet est en équilibre quand il n’effectue aucun mouvement.
Activité
2
143
2
3
1
4

•Définition
Si on lâche un objet, il tombe. Il est attiré par la Terre. La
force à distance exercée par la Terre sur les objets est
appelée le poids de l’objet.
Le poids d’un objet est la force d’attraction exercée par
la Terre sur cet objet  5.
•Les caractéristiques du poids d’un objet
Le poids d’un objet présente les quatre caractéristiques
suivantes :
–point d’application : le centre de gravité Gde l’objet ;
–droite d’action (ou direction) : la verticale donnée par
le fil à plomb ;
–sens : vers le bas ;
–valeur : elle est mesurée avec un dynamomètre et
s’exprime en newtons (N).
On le représente par un segment fléché d’origine G, de
direction verticale, de sens vers le bas. Sa longueur est fonc-
tion de l’échelle choisie  6.
Il est noté : P
➝
Te rre/objet
144
21• Le poids et la masse
A
B
C
O
→
P1
→
P3
→
P2
5La Terre attire les corps suivant la verticale
c'est-à-dire vers le centre de la Terre.
1
Le poids d’un objet
• Définition de la masse
La masse représente la matière contenue dans un objet.
L’unité de masse est le kilogramme (kg) et l’appareil de
mesure, la balance.
•Relation entre le poids et la masse d’un objet
En un même lieu, on constate que le rapport entre les va-
leurs du poids et de la masse d’un objet est constant : le
poids d’un objet est proportionnel à sa masse (activité 1).
g est appelé l’intensité de la pesanteur et s’exprime en
N/kg. Sur la Terre, gest voisin de 10 N/kg.
Sur la Lune g= 1,6 N/kg.
Remarques :
Si on mesure le poids d’un objet en différents points de la
Terre, à des altitudes différentes  7, ou sur une autre pla-
nète  8, on obtient des résultats différents. En effet, l’in-
tensité de la pesanteur g, varie avec le lieu. En revanche,
la masse d’un objet, qui représente de la matière, a tou-
jours la même valeur quel que soit l’endroit où il se trouve.
2
Le poids et la masse d’un objet
P = m .g
(N) (kg) (N/kg)
8g varie avec la planète.
planète g (N/kg)
Terre 9,8
Mars 3,6
Jupiter 26,0
7Sur Terre, g varie avec la latitude du lieu.
lieu latitude g (N/kg)
Paris 49° 9,81
Pôle Nord 90° 9,83
Équateur 0° 9,78
6Le segment fléché P
➝
Terre/objet représente le
poids de l’objet.
P
➝
Terre/objet
G

145
3
Conditions d’équilibre d’un objet soumis
à deux forces
4
Applications des conditions d’équilibre
d’un objet
A1
A2
→
F
1
→
F2
9Les deux forces F
➝
1et F
➝
2sont dites opposées.
G
O
→
P
→
R
10 A l’équilibre, la réaction R
➝
du support est
opposée au poids P
➝
de l’objet.
→
P
→
T
→
P
→
T
11 A l’équilibre, la tension T
➝
du fil (ou du
ressort) est opposée au poids P
➝
de l’objet.
Une plaque de polystyrène est soumise à l’action de deux
forces.
La valeur du poids de la plaque est négligeable devant celles
des forces.
Deux dynamomètres mesurent la valeur des forces.
Lorsque la plaque est en équilibre, on constate que :
–les fils des dynamomètres sont dans le prolongement
l’un de l’autre,
– les indications des dynamomètres sont identiques.
Pour qu’un objet soumis à deux forces soit en équilibre
il faut que ces deux forces aient :
–même droite d’action ;
–même valeur ;
–des sens opposés.
Les forces sont dites opposées.
Les deux forces sont représentées par des segments
fléchés de même direction, de même longueur et de sens
opposés  9.
L’objet repose sur un plan horizontal
Une bille posée sur un plan horizontal reste en équilibre
bien qu’elle soit toujours soumise à son poids P
➝
qui l’attire
vers le sol.
Pour expliquer cet équilibre, on doit admettre que le plan
exerce sur la bille une force R
➝
égale et opposée à P
➝
 10.
Cette force R
➝
est appelée la réaction du support.
L’objet est suspendu à un fil (ou à un ressort)
La bille est en équilibre bien qu’elle soit soumise à son poids
P
➝
qui l’attire vers le sol.
Pour expliquer cet équilibre, on doit admettre que le fil (ou
le ressort) exerce sur la bille une force T
➝
égale et oppo-
sée à P
➝
 11.
Cette force T
➝
est appelée la tension du fil (ou du ressort).