Ça, par exemple!...Quel bond! Oh là dites donc!...Il pèse des tonnes votre petit costume!...On ne peut plus bouger quand on a ça sur le dos Sur la Lune !...C’est prodigieux!...Je me promène sur la Lune!...Je marche…je cours…je saute… Ça, par exemple!...Quel bond!

La masse et le poids d'un objet

A: Distinction entre masse et poids d’un objet A.1: Qu'est-ce que la masse d'un objet ?  La masse, notée m, d'un objet  correspond à la quantité et au type de matière qui constitue un objet :  elle dépend du type et du nombre d'atomes, de molécules ou d'ions qui constituent l'objet.

 La masse s'exprime en kilogramme kg (unité du système international)  Elle se mesure à l'aide d'une balance

  La masse d'un objet ne dépend pas de l'endroit où se trouve cet objet dans l'espace la matière qui constitue l’objet reste toujours la même

 Cette action s’exerce à distance et attire les objets vers le bas. A.2: Le poids d’un objet  La Terre exerce une action mécanique sur tous les objets placés à sa proximité.  Cette action s’exerce à distance et attire les objets vers le bas. Elle est modélisée par une force que l’on nomme poids de l’objet P

P Caractéristiques de Point d’application: Direction: Sens: Valeur: centre de gravité

P Caractéristiques de Point d’application: Direction: Sens: Valeur: centre de gravité La verticale du lieu

P Caractéristiques de P Point d’application: Direction: Sens: Valeur: centre de gravité La verticale du lieu vers le bas P

L’appareil servant à la mesure du poids d’un corps est le Caractéristiques de Point d’application: Direction: Sens: Valeur: centre de gravité La verticale du lieu vers le bas P en Newton (N) L’appareil servant à la mesure du poids d’un corps est le dynamomètre ………

L’appareil servant à la mesure du poids d’un corps est le Caractéristiques de Point d’application: Direction: Sens: Valeur: centre de gravité La verticale du lieu vers le bas en Newton (N) L’appareil servant à la mesure du poids d’un corps est le dynamomètre

  La masse d'un objet ne dépend pas de l'endroit où se trouve cet objet dans l'espace   Le poids d'un objet dépend de l'endroit où se trouve cet objet dans l'espace

B: Relation entre poids et masse Suspendons un objet de masse connue, à un dynamomètre http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/troisieme/mecanique/masse_poids_dynamometre.htm Masse m (g) 50 100 200 Masse m (kg) Poids P (N) 0,05 0,1 0,2 0,49 0,98 1,96 (N) 9,8 9,8 9,8 (kg) g = 9,8 N/kg = constante =

Le poids P(N) et la masse m(kg) d’un objet sont reliés par la relation : P = m x g ~ 10 N.kg-1 (N) (kg)

Le dynamomètre indique la valeur du poids de l’objet application Donner la masse et le poids de l’objet suspendu dans le cas où g = 10 N.Kg-1 Le dynamomètre indique la valeur du poids de l’objet P = 4 N Valeur de la masse de l’objet 0,4 kg = 400 g

C: l’intensité de la pesanteur terrestre C.1: Poids d’un corps et force d’attraction gravitationnelle Calculons la valeur de la force d’attraction gravitationnelle exercée par la Terre sur une pomme kg m N

= 2,45 N G = 6,67x10-11 SI MTerre = 5,97x1024 kg m = 250 g = 0,25 kg d = 6 370 km = 6,37x106 m kg m N = 2,45 N

 Calculons la valeur du poids de la pomme à Paris où g = 9,81 N/kg  Le poids d’un objet est la force d’attraction gravitationnelle exercée par la Terre sur cet objet

C.2: les valeurs de g à la surface de la Terre D’après la partie précédente : g dépend de la distance qui sépare l’objet du centre de la Terre

d d d g dépend de l’endroit où l’on se trouve sur Terre = 9,78 N/kg Application 1 g dépend de l’endroit où l’on se trouve sur Terre - À l’équateur d = 6380 km d = 6,38 x 106 m = 9,78 N/kg G = 6,67.10-11 SI MTerre = 5,97.1024 kg - À Paris d = 6370 km d = 6,37 x 106 m = 9,81 N/kg d d - Aux pôles d = 6365 km d d = 6,365 x 106 m = 9,83 N/kg

Poids d’une personne de masse 60,0 Kg aux pôles à Paris à l’équateur g = 9,83 N.kg-1 g = 9,81 N.kg-1 g = 9,78 N.kg-1 P = 590 N P = 589 N P = 587 N

g dépend de l’altitude Lyon Mont Blanc Everest 169 m 4 807 m 8850 m Application 2 g dépend de l’altitude Lyon Mont Blanc Everest 169 m 4 807 m 8850 m g = 9,806 N.kg-1 g = 9,792 N.kg-1 g = 9,779 N.kg-1

Application 3 Les 19ième jeux olympiques se passèrent à Mexico en 1968 Altitude : 2 300 m

L'air raréfié de Mexico (à l’altitude de Mexico, l'air contient 30% d'oxygène de moins qu'au niveau de la mer) s'avéra désastreux pour de nombreux athlètes prenant part à des épreuves d'endurance  Par contre, la faible valeur de g à Mexico (altitude élevée + proximité de l’équateur) amena des records du monde dans: le saut en longueur le triple saut le saut en hauteur Record battu de 55 cm Record battu de 36 cm Record battu de 11 cm

 Avant les Jeux, Fosbury n'avait jamais passé 2,13 m  Avant les Jeux, Fosbury n'avait jamais passé 2,13 m. A Mexico, il remporta l'épreuve, à la surprise générale, en passant 2,24 m (nouveau record olympique et nouveau record des Etats-Unis).

 Le saut spectaculaire de Bob Beamon de 8,90 m devait durer vingt-deux ans comme record du monde. Beamon a battu le record du monde du saut en longueur de 55 cm alors que le record n’avait progressé que de 8 cm au cours des dernières années

D: et sur les autres astres….. D.1: les valeurs de g sur les autres astres http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/troisieme/mecanique/masse_poids_dynamometre.htm Lune Mars La Terre m 0,2 kg P g 0,32 N 0,74 N 1,96 N 1,6 N/kg 3,7 N/kg 9,8 N/kg La valeur de g dépend de l’astre

G = 6,67x10-11 SI « g » dépend de la masse de l’astre et de son rayon Masse Mastre Rayon R g Jupiter 1,9.1027 kg 7,1.107 m Lune 7,4.1022 kg 1,75.106 m 25 N/kg 1,6 N/kg

Lune 1,6 N/kg Mercure 2,9 N/kg Mars 3,6 N/kg Vénus 8,3 N/kg Terre Valeurs de g sur différents astres Lune 1,6 N/kg Mercure 2,9 N/kg Mars 3,6 N/kg Vénus 8,3 N/kg Terre 9,8 N/kg Saturne 11 N/Kg Jupiter 25 N/kg

D.2: Conséquences des différentes valeurs de g Poids d’une personne de masse 60 Kg: Sur la Terre sur la Lune sur Jupiter g ~ 9,8 N.kg-1 g = 1,6 N.kg-1 g = 23 N.kg-1 P = 96 N P = 1400 N P = 588 N

Allongement d’un ressort au bout duquel est suspendue une masse: Oscillation d’un pendule

Saut en hauteur Saut en longueur lancé du poids Lune 9,4 m 54 m 126 m Exploits sportifs Saut en hauteur L’athlète court à la verticale à la vitesse de 5,2 m/s Saut en longueur L’athlète court à la vitesse de 10 m/s et saute sous un angle de 71° à 4,08 m/s lancé du poids L’athlète lance le poids à 14,2 m/s sous un angle légèrement inférieur à 45° par rapport à l’horizontale Lune 9,4 m 54 m 126 m Terre 2,4 m 8,9 m 22 m Jupiter 1,5 m 3,3 m