M. VERHILLE — Physique-Chimie · 3ème
Objectifs et compétences
Objectifs du chapitre, en lien avec le programme de cycle 4 (BO n° 31 du 30 juillet 2020) :
- Distinguer masse et poids
- Utiliser la relation P = m × g
- Représenter le poids par un vecteur force
À la fin de ce chapitre, l'élève sait :
I] Définitions
La masse est une grandeur physique propre à l’objet, mesurée à l’aide d’une balance. Elle s'exprime en kg. La masse est identique quelle que soit sa position dans l'Univers.
Le poids est une force et s'exprime en Newton (N). Le poids s'applique sur un objet de masse m et sa valeur va dépendre de la planète sur laquelle on le mesure.
| Masse | Poids | |
|---|---|---|
| Nature | Grandeur propre à l’objet mesurée en kg | Force d'attraction gravitationnelle |
| Unité | Kilogramme (kg) | Newton (N) |
| Instrument | Balance | Dynamomètre |
| Dépend du lieu ? | Non (constante) | Oui (dépend de la planète) |
II] Relation entre le poids et la masse
| Grandeur | Symbole | Unité |
|---|---|---|
| Poids | P | Newton (N) |
| Masse | m | Kilogramme (kg) |
| Intensité de pesanteur | g | N/kg |
Attention : la masse doit être en kg dans cette formule.
Valeurs de g selon la planète
| Planète | g (N/kg) |
|---|---|
| Terre | 9,81 |
| Lune | 1,62 |
| Mars | 3,71 |
| Jupiter | 24,79 |
Un objet de 60 kg pèse 589 N sur Terre, mais seulement 97 N sur la Lune. Sa masse reste 60 kg partout.
III] Schématiser un vecteur force
On peut représenter une force par une flèche :
Schéma : objet en chute libre
Le poids P s'applique au centre de gravité de l'objet, dirigé vers le bas (centre de la Terre).
Schéma : objet immobile posé sur une table
Deux forces s'exercent :
- Le poids P vers le bas (au centre de gravité)
- La résultante R des forces de contact avec la table, vers le haut
L'objet est immobile → les deux forces se compensent.
IV] Les 4 caractéristiques d'un vecteur force
Exemple : le vecteur force Poids
| Caractéristique | Pour le poids |
|---|---|
| Direction | La verticale |
| Sens | Vers le bas (centre de la Terre) |
| Intensité | P = m × g (en Newton) |
| Point d'application | Le centre de gravité de l'objet |
Pour représenter un vecteur force, il faut toujours préciser ces 4 éléments. La longueur de la flèche est proportionnelle à l'intensité (échelle à préciser).
Bilan — Ce qu'il faut retenir
| Notion | Définition | Formule |
|---|---|---|
| Masse (m) | Grandeur propre à l’objet ; pour le même objet, elle ne dépend pas du lieu dans le modèle du cours | Unité : kg |
| Poids (P) | Force d'attraction gravitationnelle exercée par une planète sur un objet | P = m × g |
| g (intensité de pesanteur) | Dépend de la planète ; g_Terre = 9,81 N/kg | — |
| Vecteur force | Représentation d'une force par une flèche avec 4 caractéristiques | Direction, sens, intensité, point d'application |
Erreurs fréquentes à éviter
- Dire "je pèse 60 kg" : on devrait dire "ma masse est 60 kg" ou "je pèse 589 N". Dans le langage courant, "peser" désigne la masse, mais en physique le poids est une force en Newton.
- Oublier de convertir en kg : si la masse est donnée en grammes, diviser par 1 000 avant d'appliquer P = m × g.
- Confondre g et G : g est l'intensité de pesanteur (N/kg, locale), G est la constante gravitationnelle universelle (vue au Ch.11).
Référence : programme de physique-chimie du cycle 4 et ressources ministérielles. Les objectifs et approfondissements de ce chapitre constituent une progression du professeur.
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