La masse.le poids .la relation entre poids et masse
La masse.le poids .la relation entre poids et masse
I. Masse d’un corps
1. Définition
La masse d’un corps représente la quantité de matière que contient ce corps. Elle est notée m.
Remarque : dans le langage courant la masse est appelée aussi « poids », ce qui n’est pas correct.
2. Mesure, unités
2.1. Appareil de mesure
La masse d’un corps est mesurée à l’aide d’une balance.
Il existe deux types de balances.
- les balances non précises :
Exemple : Balance Roberval, balance
mono plateau à aiguille (fig2), bascule, etc.
- les balances de précision
exemple : Balance électronique (fig2), le trébuchet….
Figure 2
Figure 3(pesons)
NB fig1 balance de non précision que l’on peut fabriquer.
2.2Unité de la masse
Dans le système international (SI), l’unité de la masse est le kilogramme (kg).
C’est un cylindre formé d’un alliage de platine et d’iridium.
Remarque : les sous multiples du kilogramme sont utilisés souvent au laboratoire pour préparer des échantillons de matière de masse très faible
II. Masse volumique – Densité :
1. Masse volumique
Expérience
Corps : A : fer, B : plomb, C : aluminium
Figure 6 :
X : représente les corps A, B, C
Mesure :
m + m1 = m2 ⇒ m=m2 - m1
V = V2 – V1
Tableau 1 :
Interprétation :
- Dans a), les masses volumiques diffèrentes.
Donc les corps sont différents.
Conclusion
La masse volumique est caractéristique d’une substance.
Définition :
La masse volumique est une grandeur physique
qui caractérise la masse volumique de différent corps de même substance.
Elle est notée : ρ (rho) ou μ (mu)
m : masse de la substance homogène qui occupe un volume V.
Unité : m s’exprime en kg ; V s’exprime en m3
ρ: s’exprime en kg/m3.
Dans le système international (SI)
- c’est une grandeur qui caractérise chaque
substance
- On parle de masse volumique ; « densité absolue » ou « masse spécifique »
1.b. Masse volumique des gaz
Pour un gaz
ρ= mgVg
mg : masse du gaz
Vg : volume du gaz
2. Densité
Soient deux solides de masse volumique
Solide S1(plomb) : μ1 = 11,35g/cm3
Solide S2 (aluminium) : μ 2 = 2,7g/cm3
Déterminons le rapport :1 2
1 2=11,352,7=4,2
Le plomb est 4,2 fois plus lourd que l’aluminium
ou le plomb est plus dense (pesant) que l’aluminium.
Le rapport 1 2 est appelé densité
La densité d’un corps de masse volumique μs est
donnée par la relation :
Pour les liquides et les solides le corps de référence est l’eau.
d =se
Si le corps à mesurer et le corps de référence ont le même volume.
d=se=sVeV=msme
d=ms/me
Pour les corps gazeux, le corps de référence est l’air
d=sair
Dans les conditions normales de température et de pression (CNTP).
D=gVmairVm=M1,29×22,4=M29
M : masse molaire du gaz
Vm : volume molaire
Définition
La densité est le rapport de la masse volumique
d'un corps sur la masse volumique d'un autre corps pris comme référence.
d=référence
NB : ne pas confondre la masse volumique qui
s’exprime en kg/m3 et la densité qui n’a pas d’unité.
III. Le poids
- Mise en évidence
Expérience
Fig 8 :
Observation
- Tous les corps lâchés à une certaine hauteur
arrivent au sol. Ils tombent.
- Le solide allonge le ressort vers le bas.
- Les corps en tombant suivent un mouvement
rectiligne vertical.
Interprétation
Les corps sont attirés par les sols (la terre).
2. Définition
Le poids d’un corps est l’attraction que la terre
exerce sur tous les corps placés au voisinage de sa
surface
3. Caractéristiques du poids
Le poids est une grandeur vectorielle. Il est noté P.
Il est caractérisé par
- une origine ou point d’application : c’est le
centre d’inertie (ou le centre gravitation) G du
corps.
- Une direction : c’est la verticale
- Un sens : du haut vers le bas
- Une norme ou intensité :
||P || = P
4. Mesure et unité
Le poids est mesuré à l’aide d’un appareil appelé dynamomètre.
Figure 9 :Dynamomètre à ressort+une masse
Le poids est une force. Son unité est le newton (N) dans le système international.
5. Représentation vectorielle.
Fig 10
Le poids Pest toujours vertical et perpendiculaire au plan horizontal.
Remarque :
C’est le célèbre physicien anglais Isaac NEWTON
(1642-1727) qui découvrit le phénomène de la
gravitation en voyant tomber une pomme d’un
arbre. Si le fruit tombe c’est qu’il doit subir une
force d’attraction vers le bas, cette fore devant être exercée par la terre suppose NEWTON.
IV :Relation entre poids et masse
1. Expérience
Mesure les poids des masses marquées à l’aide d’un dynamomètre.
A : 50g
B : 100g
C : 200g
D : 500g
Mesure
Observation
Les rapports Pm des différents corps sont égaux.
-Il ne dépend pas de la nature et de la forme du
corps.
Interprétation
La courbe obtenue est une droite de pente positive ?P?m=5-10,5-0,1=10
Cette pente est une grandeur physique appelée intensité de la pesanteur.
Conclusion
Le poids d’un corps est proportionnel à sa masse.
Le rapport du poids et de la masse est égal à une constante notée g.
Pm=g g : est appelé intensité de la pesanteur du lieu.
Unité :g s’exprime en N. kg-1 dans SI.
La relation entre le poids et la masse est donc : P=mg
Remarque : g peut s’exprimer en m.s-2. Dans ce cas il est appelé accélération de la pesanteur.
A. Paris : g = 9,81 N.kg-1
2. Caractéristiques du vecteur champ de
pesanteur
Le vecteur champ de pesanteur est une grandeur
vectorielle.
Elle est notée g et appelée Vecteur champ de
pesanteur.
La relation vectorielle liant le poids et la masse est :
P= m.g
P et g ont même sens car m est positive.
P et g ont même sens car m est positive.
P et g ont même direction
Norme ou intensité : P = mg
Donc : g a les mêmes caractéristiques que P (point d’application, direction, sens et norme).
Représentation :
L’intensité de pesanteur dépend du lieu considéré mais aussi de l’altitude.
g : diminue lorsque l’altitude augmente
Tableau 5 :
Quelques valeurs de g.
- Distinction entre poids et masses
