Le poids et la masse apparente

Le poids et la masse apparente 1
Date : _______________ Nom : _____________________________________________________
Groupe : _____________ Résultat : ________ / 100
Le poids et la masse apparente
Module 3 : Des phénomènes mécaniques
Objectif terminal 4 : La dynamique
Émilie pèse 60 kg et voudrait bien perdre quelques kilos sans fournir d’efforts considérables. Elle a
cependant appris dans son cours de physique que son pèse-personne pouvait donner des mesures de
masse différentes en différents endroits. Aide-la à déterminer dans quel cas, parmi ceux mentionnés
ci-dessous, la mesure de sa masse sera la moindre. Pour ce faire, considère que son pèse-personne est
ajusté pour fournir une mesure juste lorsque l’accélération gravitationnelle est de 9,81 m/s2.
Quelques relations et données utiles
Poids :
=nnellegravitatioonaccélérati:masse:poids:
g
m
F
gmFg
gr
r
r
r
Poids apparent :
mamgFF nappg
+
=
=
−
Accélération gravitationnelle à la surface d’un astre :
=astrel' derayon astrel' demasse euniversellnellegravitatioconstante
2::
:
R
M
G
R
GM
g
Constante gravitationnelle universelle :
2211 kgmN1067,6⋅×= −
G
Caractéristiques de certains astres du système solaire :
Astre R (m) M (kg)
Terre 6,38 x 106 5,98 x 1024
Lune 1,72 x 106 7,18 x 1022
Mars 3,38 x 106 6,58 x 1023
Jupiter 7,15 x 107 1,90 x 1027
Pluton 1,15 x 106 1,20 x 1022
Soleil 6,95 x 108 1,97 x 1030

Le poids et la masse apparente 2
1. Dans l’ascenseur
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Émilie commence par essayer sa stratégie dans un ascenseur à son école. L’ascenseur atteint sa vitesse
de croisière de 2,5 m/s en 2,1 secondes et il s’arrête en 1,6 seconde. Dans tous les cas ci-dessous,
calcule l’accélération de l’ascenseur et détermine dans quelle direction elle se fait. Calcule ensuite
l’accélération résultante, le poids et la masse apparente d’Émilie pour chacune de ces situations.
Pour t’aider, dessine sur les schémas les différentes forces auxquelles Émilie est soumise. Indique en
bleu la force normale, en vert le poids d’Émilie et en rouge la force résultante. Le pèse-personne
d’Émilie est calibré pour une accélération gravitationnelle de 9,81 m/s², ce qui correspond à
l’accélération gravitationnelle de l’endroit où se trouve l’école d’Émilie.
Cas Situation Schéma Accélération Poids
apparent Masse apparente Masse réelle
1 L’ascenseur commence à
monter
2
L’ascenseur
monte à sa
vitesse de
croisière
3 L’ascenseur
arrête de
monter
4 L’ascenseur commence à
descendre

Le poids et la masse apparente 3
Cas Situation Schéma Accélération Poids
apparent Masse apparente Masse réelle
5
L’ascenseur
descend à sa
vitesse de
croisière
6 L’ascenseur arrête de
descendre
Dans quelle situation la masse apparente d’Émilie est-elle la moins grande?
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Explique pourquoi.
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Que se passe-t-il lorsque l’ascenseur monte ou descend à sa vitesse de croisière?
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Qu’arrive-t-il à la masse réelle d’Émilie dans ces différentes situations? Pourquoi?
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2. Voyage sur la Terre
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Après avoir testé son idée à son école, Émilie part à la recherche du meilleur endroit sur Terre pour se
peser. Calcule le poids et la masse apparente d’Émilie aux différents endroits ci-dessous. Garde au
moins trois chiffres après la virgule dans tes calculs.
Cas Endroit Coordonnées1
Accélération
gravitationnelle Poids Masse apparente Masse réelle
7 Pôle Nord
φ = 90°
h = 0 m
9,865 m/s2
8 Macapá, Brésil
φ = 0°
h = 0 m
9,765 m/s2
9 Mont Cayambe,
Équateur
φ = 0°
h = 5790 m
9,748 m/s2
10
Mont Everest,
frontière du
Népal et de la
Chine
φ = 28°
h = 8848 m
9,746 m/s2
À quel endroit de la Terre la masse apparente d’Émilie est-elle la plus faible?
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1 φ est la latitude et h est l’altitude.

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Explique pourquoi.
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Qu’arrive-t-il à la masse réelle d’Émilie en ces différents endroits? Pourquoi?
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3. Exploration du système solaire
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Émilie n’est pas satisfaite des résultats. Elle part donc à l’aventure dans le système solaire. Dans
chaque cas, calcule l’accélération gravitationnelle à la surface de l’astre considéré. Calcule ensuite le
poids et la masse apparente d’Émilie.
Cas Endroit Image Accélération
gravitationnelle
Poids Masse
apparente Masse réelle
11 Mars
12 Jupiter