Le mot poids vient du latin pensum (« ce qui est pesé »), dérivé de pendere (« peser », « suspendre »).
Le poids est une force. L’unité de force du Système International, le newton (N), porte le nom du physicien anglais Isaac Newton (1643‑1727).
Dans ce TP, nous utiliserons un dynamomètre à ressort, qui mesure directement une force en newtons.
1. Ajouter progressivement des objets dans la trousse et mesurer le poids à chaque étape.
2. Choisir le dynamomètre adapté (1 N, 2 N, 5 N, 10 N).
3. Compléter le tableau suivant :
| Contenu de la trousse | Masse estimée (kg) | Dynamomètre utilisé | Poids mesuré $P$ (N) |
|---|---|---|---|
| Trousse vide | |||
| Trousse + 1 objet | |||
| Trousse + 2 objets | |||
| Trousse + 3 objets | |||
| Trousse + 4 objets |
Tracer la courbe $P = f(m)$ et déterminer si la relation est linéaire.
La relation entre le poids et la masse est : $$P = m \times g$$ $$P\ \text{en newton (N)},\quad m\ \text{en kilogramme (kg)},\quad g\ \text{en newton par kilogramme (N/kg)}$$
Déterminer $g$ à partir de deux points de la droite :
$$g = \frac{P_2 - P_1}{m_2 - m_1}$$ $$g\ \text{en newton par kilogramme (N/kg)}$$
Newton a formulé la loi de la gravitation universelle :
$$F = G \frac{M \times m}{R^2}$$ $$F\ \text{en newton (N)},\quad M\ \text{en kilogramme (kg)},\quad m\ \text{en kilogramme (kg)},\quad R\ \text{en mètre (m)}$$ $$G = 6{,}67 \times 10^{-11}\ \text{N·m}^2\text{/kg}^2$$
| Astre | $g$ (N/kg) | Masse $M$ (kg) | Rayon $R$ (m) |
|---|---|---|---|
| Terre | 9,8 | $5{,}97\times10^{24}$ | $6{,}37\times10^{6}$ |
| Lune | 1,6 | $7{,}35\times10^{22}$ | $1{,}74\times10^{6}$ |
| Mars | 3,7 | $6{,}42\times10^{23}$ | $3{,}39\times10^{6}$ |
| Jupiter | 24,8 | $1{,}90\times10^{27}$ | $6{,}99\times10^{7}$ |
On peut retrouver $g$ à partir de la formule :
$$g = G \frac{M}{R^2}$$ $$g\ \text{en newton par kilogramme (N/kg)},\quad M\ \text{en kilogramme (kg)},\quad R\ \text{en mètre (m)}$$
Calculer $g$ pour chaque astre et comparer aux valeurs du tableau.