Karamö, le prof virtuelLeçon 4 sur 18
Mesurer le poids d'un corps
Je sais ce qu'est le poids d'un corps, le mesurer avec un dynamomètre et le calculer à partir de la masse.
- 45 min
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Définir le poids comme l'attraction exercée par la Terre sur un corps
- Donner les caractéristiques du poids (direction, sens, valeur)
- Mesurer un poids en newtons avec un dynamomètre
- Calculer un poids avec la relation P = m × g et distinguer masse et poids
Avant de commencer : La leçon « Mesurer une masse » : la masse, le kilogramme et les conversions.
1Je découvre
À Mamou, Ibrahima cueille des oranges avec son cousin Ousmane. Une orange se détache et tombe par terre. « Pourquoi les fruits tombent-ils toujours vers le bas, jamais vers le haut ou sur le côté ? » demande Ousmane.
Plus tard, pour vendre les oranges, leur oncle suspend un panier au crochet d'un vieux peson à ressort : plus le panier est chargé, plus le ressort s'allonge. Ibrahima remarque que l'appareil n'est pas gradué en kilogrammes mais en « N ».
Ousmane se souvient aussi d'un film sur les astronautes : sur la Lune, ils sautent très haut comme s'ils étaient devenus légers. Pourtant, leur corps n'a pas changé.
Qu'est-ce qui attire les objets vers le sol, comment mesure-t-on cette attraction, et est-ce la même chose que la masse ?
2Je comprends
1. Le poids : une attraction de la Terre
Tout objet lâché tombe vers le sol : la Terre l'attire. Cette attraction existe même quand l'objet est immobile : c'est elle qui tend la corde d'un seau suspendu au-dessus d'un puits.
Le poids d'un corps est la force d'attraction que la Terre exerce sur ce corps. On le note P.
Le poids a trois caractéristiques :
- sa direction est verticale ;
- son sens est vers le bas (vers le centre de la Terre) ;
- sa valeur (son intensité) se mesure en newtons, symbole N.
Le maçon utilise la direction du poids : son fil à plomb (un fil avec une petite masse au bout) prend toujours la direction verticale. Il s'en sert pour monter des murs bien droits.
2. Mesurer un poids : le dynamomètre
On mesure la valeur d'un poids avec un dynamomètre. C'est un ressort placé dans un tube gradué en newtons. On accroche l'objet au crochet : le poids de l'objet tire sur le ressort, qui s'allonge. Plus le poids est grand, plus le ressort s'allonge. On lit la valeur en face de l'index.
Méthode
Pour mesurer un poids avec un dynamomètre :
- Je choisis un dynamomètre adapté (sa valeur maximale doit être supérieure au poids à mesurer).
- Je le tiens verticalement et je vérifie que l'index est sur le zéro à vide.
- J'accroche l'objet et j'attends qu'il soit immobile.
- Je lis la graduation en face de l'index, les yeux bien en face.
- J'écris le résultat avec l'unité : P = … N.
3. La relation entre le poids et la masse
Des expériences montrent que si l'on double la masse, le poids double ; si on la triple, il triple. Le poids est proportionnel à la masse :
P = m × g
- P : poids en newtons (N) ;
- m : masse en kilogrammes (kg) ;
- g : intensité de la pesanteur en newtons par kilogramme (N/kg).
En Guinée comme ailleurs à la surface de la Terre, g vaut environ 9,8 N/kg. Pour simplifier les calculs, on prend souvent g = 10 N/kg : l'énoncé te dit quelle valeur utiliser.
Sur la Lune, l'attraction est beaucoup plus faible : g y vaut environ 1,6 N/kg. Un astronaute garde la même masse, mais son poids est environ six fois plus petit : c'est pourquoi il saute si haut.
Exemple
Calcule le poids d'un sac de riz de 50 kg sur la Terre (g = 9,8 N/kg).
Données : m = 50 kg ; g = 9,8 N/kg.
Formule : P = m × g.
Calcul : P = 50 × 9,8 = 490.
Résultat : le poids du sac est 490 N.
Exemple
Une mangue a une masse de 300 g. Calcule son poids avec g = 10 N/kg.
Attention : la masse doit être en kilogrammes.
m = 300 g = 0,3 kg.
P = m × g = 0,3 × 10 = 3.
Le poids de la mangue est 3 N.
Exemple
Un dynamomètre indique que le poids d'un régime de bananes est 49 N (g = 9,8 N/kg). Quelle est sa masse ?
On part de P = m × g, donc m = P ÷ g.
m = 49 ÷ 9,8 = 5.
La masse du régime est 5 kg.
4. Ne pas confondre masse et poids
Dans la vie courante, on dit « ce sac pèse 50 kg ». En physique, il faut être précis : 50 kg est la masse du sac ; son poids est 490 N.
| Masse | Poids | |
|---|---|---|
| Ce que c'est | quantité de matière | attraction de la Terre sur le corps |
| Symbole | m | P |
| Unité | kilogramme (kg) | newton (N) |
| Instrument | balance | dynamomètre |
| Change avec le lieu ? | non | oui (plus faible sur la Lune) |
3Je retiens
Je retiens
Le poids P d'un corps est la force d'attraction que la Terre exerce sur lui.
Caractéristiques du poids : direction verticale, sens vers le bas, valeur en newtons (N).
On mesure un poids avec un dynamomètre.
Relation : P = m × g (P en N, m en kg, g en N/kg) ; sur Terre g ≈ 9,8 N/kg (souvent arrondi à 10).
La masse ne change pas avec le lieu ; le poids change (environ 6 fois plus petit sur la Lune).
Masse : kg, balance. Poids : N, dynamomètre.
4Erreurs fréquentes
- Écrire un poids en kilogrammes : le poids s'exprime toujours en newtons (N).
- Utiliser la masse en grammes dans P = m × g : il faut d'abord la convertir en kilogrammes.
- Croire que la masse change sur la Lune : c'est le poids qui change, la masse reste la même.
- Lire un dynamomètre tenu penché ou avec un objet qui se balance encore : il faut qu'il soit vertical et immobile.
5Je m’exerce
1Exercice 1
Recopie et complète :
a) Le poids d'un corps est l'… exercée par la … sur ce corps.
b) Le poids a une direction … et un sens vers le …
c) L'unité de poids est le … ; on le mesure avec un …
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a) Le poids d'un corps est l'attraction (la force) exercée par la Terre sur ce corps.
b) Le poids a une direction verticale et un sens vers le bas.
c) L'unité de poids est le newton (N) ; on le mesure avec un dynamomètre.
2Exercice 2
Calcule le poids de chaque objet avec g = 10 N/kg : a) un bidon d'huile de 20 kg ; b) un cahier de 150 g ; c) un élève de 42 kg.
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a) P = 20 × 10 = 200 N.
b) m = 150 g = 0,15 kg ; P = 0,15 × 10 = 1,5 N.
c) P = 42 × 10 = 420 N.
3Exercice 3
Un dynamomètre indique 24,5 N quand on y accroche un sac d'arachides. On prend g = 9,8 N/kg. Calcule la masse du sac.
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m = P ÷ g = 24,5 ÷ 9,8 = 2,5 kg. Le sac a une masse de 2,5 kg.
4Exercice 4
Complète le tableau (g = 10 N/kg).
| Masse | 2 kg | … | 500 g | … |
|---|---|---|---|---|
| Poids | … | 70 N | … | 1 200 N |
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- 2 kg : P = 2 × 10 = 20 N.
- 70 N : m = 70 ÷ 10 = 7 kg.
- 500 g = 0,5 kg : P = 0,5 × 10 = 5 N.
- 1 200 N : m = 1 200 ÷ 10 = 120 kg.
5Exercice 5
Un astronaute a une masse de 80 kg avec son équipement. On donne gTerre = 9,8 N/kg et gLune = 1,6 N/kg.
a) Quelle est sa masse sur la Lune ? Justifie.
b) Calcule son poids sur la Terre.
c) Calcule son poids sur la Lune.
d) Explique pourquoi il peut sauter plus haut sur la Lune.
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a) Sa masse sur la Lune est toujours 80 kg : la quantité de matière ne dépend pas du lieu.
b) PTerre = 80 × 9,8 = 784 N.
c) PLune = 80 × 1,6 = 128 N.
d) Sur la Lune, son poids (128 N) est environ six fois plus petit que sur la Terre (784 N) : la Lune l'attire beaucoup moins, donc il retombe moins vite et peut sauter plus haut.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
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