Le poids ^Ecouter est la force de la pesanteur , d'origine gravitationnelle et inertielle, exercee, par exemple, par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre ^{[ 1 ]} . Son unite dans le Systeme international est le newton . Il est egal a l'oppose de la resultante des autres forces appliquees au centre de gravite du corps lorsque celui-ci est immobile dans le referentiel terrestre . Cette force est la resultante des efforts dus a la gravite et a la force d'inertie d'entrainement due a la rotation de la Terre sur elle-meme. Elle s'applique au centre de gravite du corps et sa direction definit la verticale qui passe approximativement par le centre de la Terre . Le poids est une action a distance toujours proportionnelle a la masse .

Le poids ne prend en compte que les forces de gravitation et d'inertie d'entrainement dues a la masse et a la rotation de la Terre . Quand on prend egalement en compte d'autres forces telles que la poussee d'Archimede , d'autres forces de gravitation (notamment dues aux masses de la Lune et du Soleil) ou d'autres forces d'inertie (notamment la force de Coriolis , la force d'inertie d'entrainement de la revolution de la Terre autour du centre de gravite Terre-Lune, ou celles qui apparaissent quand on se place dans un referentiel en mouvement par rapport au referentiel terrestre), on parle de ≪  poids apparent  ≫.

Dans la langue courante, le poids (qui s'exprime en newtons ) est frequemment confondu avec la masse (qui s'exprime en kilogrammes ).

Definition [ modifier | modifier le code ]

Definition legale [ modifier | modifier le code ]

D'apres le Bureau international des poids et mesures ^{[ 2 ]}  :

1. Le terme poids designe une grandeur de la meme nature qu'une force ; le poids d'un corps est le produit de la masse de ce corps par l'acceleration de la pesanteur ; en particulier, le poids normal d'un corps est le produit de la masse de ce corps par l'acceleration normale de la pesanteur ;
2. Le nombre adopte dans le Systeme international des Poids et Mesures pour la valeur de l'acceleration normale de la pesanteur est 980,665  cm/s ² , nombre sanctionne deja par quelques legislations.

Definition experimentale [ modifier | modifier le code ]

Le poids d'un corps (de masse m ) est la force de pesanteur exercee sur lui et qui s'oppose a la force resultante de celles qui le maintiennent a l'equilibre dans le referentiel terrestre (c’est-a-dire, lie a l'objet solide Terre en rotation). Cette definition fait que sa determination experimentale est aisee, par exemple a l'aide d'un fil a plomb maintenu a l'equilibre : le poids est defini comme l'oppose de la tension du fil et sa direction est celle du fil ^{[ 3 ]} . La direction du fil definit la verticale.

D'une maniere generale, le poids est la somme de l' attraction universelle des autres masses et de la force d'inertie d'entrainement due au fait que le referentiel terrestre n'est pas un referentiel galileen . Quel que soit le corps, le rapport du poids ( ${\displaystyle {\vec {P}}}$) a sa masse ( m ) est identique et note ${\displaystyle {\vec {g}}}$ :

${\displaystyle {\vec {P}}=m\cdot {\vec {g}}}$ ou ${\displaystyle {\vec {g}}}$ est l'acceleration de la pesanteur ( ${\displaystyle g=||{\vec {g}}||}$ est en m s ^?2 , qui est l'unite de l' acceleration ).

Sur Terre, cette acceleration est d'environ 9,81 m/s ² . Les ecarts (toujours locaux) entre le champ de pesanteur theorique et le champ mesure sont appeles des anomalies de pesanteurs . Le poids P s'exprime en newtons (N) et la masse m etant en kilogrammes (kg). Ainsi, une masse de 100  g (0,1  kg ) a un poids d'environ 1  N , une masse de 1  kg a un poids d'environ 10  N , une masse de 10  kg a un poids d'environ 100  N . C'est la raison pour laquelle, dans les domaines techniques, on travaille souvent en decanewtons (daN) : un objet de 1  kg a un poids d'environ 1  daN  ; auparavant, on utilisait le kilogramme-force (kgf), unite desuete.

La notion de poids n'est pas uniquement terrestre et peut etre etendue aux autres planetes. Par ailleurs, la rotation de la Terre provoque une force centrifuge qui contribue egalement au poids.

Le poids est une force , son intensite s'exprime donc en newtons (N), ou eventuellement en decanewtons (daN) ou kilonewtons (kN). Dans le langage courant, on assimile le poids a la masse et on l'exprime de maniere erronee en kilogrammes. Si le poids d'un corps depend de sa position sur la Terre (ou si on le considere a la surface d'une planete plus ou moins grosse), sa masse n'en depend pas.

Remarques [ modifier | modifier le code ]

Dans le systeme international d'unites, la masse m s'exprime en kilogrammes (symbole kg) alors que le poids qui est une force s'exprime en newtons (symbole N), et l'acceleration g est indifferemment exprimee en N/kg ou en m/s ² .

La non-distinction entre masse et poids dure jusqu'au XIX ^e  siecle ^{[ 2 ]} , et perdure dans le langage courant. Par exemple : ≪ la masse corporelle d'une personne ≫ est usuellement appelee son ≪ poids ≫. Il en resulte une difficulte pedagogique, au moment ou cette distinction est enseignee. L'adoption du Systeme international (S.I.) a permis grace a la suppression de l'unite kilogramme-poids de resoudre partiellement cette difficulte, mais on utilise frequemment le decanewton (daN) pour retrouver approximativement cette equivalence masse-poids sur Terre.

L'acceleration de pesanteur g est l'objet d'etude de la gravimetrie . Elle n'est pas constante a la surface de la Terre, variant entre autres, avec l'altitude mais aussi la latitude en diminuant du pole (9,83  m/s ² ) a l'equateur (9,78  m/s ² ) ^{[ 4 ]} , en raison de l'aplatissement de la Terre aux poles ^{[ 4 ]} et de la force centrifuge percue dans le referentiel terrestre due a la rotation de la Terre autour de son axe ^{[ 4 ]} . En France, on prend conventionnellement la valeur de g a Paris, soit environ :

g = 9,81 m/s ² .

Calcul approche du poids terrestre [ modifier | modifier le code ]

Sachant que le rayon moyen R de la Terre est egal a 6 366  km et sa masse M a 5,98 ×?10 ²⁴   kg , on peut determiner une valeur approchee de l' acceleration de la pesanteur ${\displaystyle g\approx }$ 9,81  m/s ² qui s'exerce sur un objet quelconque de masse m a la surface de la Terre en ne tenant compte que de l'attraction gravitationnelle de la Terre et en negligeant la force d'inertie d'entrainement :

${\displaystyle \left\|{\vec {P}}\right\|={\frac {GMm}{R^{2}}}=g\,m\simeq 9,81\,m}$ (en N , avec m en kg ).

On rappelle que G est la constante universelle de gravitation . La valeur de l' acceleration de la pesanteur g dependant du rayon, elle connait a la surface de la Terre des variations qui peuvent atteindre 0,5 % et qui sont tres souvent negligees.

Illusion taille poids [ modifier | modifier le code ]

Poids apparent [ modifier | modifier le code ]

Le poids apparent d'un objet est different du poids de cet objet chaque fois que la force de gravite agissant sur l'objet n'est pas equilibree par une force normale egale mais opposee; situation que l'on retrouve:

• en cas de poussee d'Archimede non negligeable,
• en cas d'etude dans un referentiel en mouvement accelere ou en mouvement de rotation dans le referentiel terrestre et necessitant la prise en compte, d'une force d'inertie d'entrainement supplementaire ; c'est le cas par exemple d'une etude dans un referentiel lie au cockpit d'un avion ou a l'habitacle d'une voiture.

Le poids apparent d'un objet correspond au poids indique par un peson (dynamometre) (ou tout autre instrument approprie a la mesure d'une force ), quand ce poids n'est pas identique au poids ≪ reel ≫ de l'objet, defini comme la force due a la pesanteur terrestre ^{[ a ]} .

Situation de poussee d'Archimede [ modifier | modifier le code ]

Par exemple, si l'on pesait un objet sous l'eau, la poussee d'Archimede ferait paraitre l'objet plus leger et le poids mesure serait inferieur au poids reel. Evidemment, dans la vie quotidienne, quand on pese un objet, la poussee d'Archimede exercee par l'air ambiant est a toutes fins utiles negligeable.

Situation de referentiel accelere [ modifier | modifier le code ]

Pesons un objet en le suspendant a un dynamometre . Il sera effectivement soumis a deux forces : son poids, oriente vers le bas ^{[ b ]} , et la force exercee par le dynamometre, orientee vers le haut. Quand l'objet n'accelere pas, les deux forces ont la meme grandeur et le dynamometre indique le poids reel de l'objet. Toutefois, si l'on effectue la mesure dans un ascenseur pendant que celui-ci se met en mouvement vers le haut, la force exercee par le dynamometre sera superieure au poids (du moins aux yeux d'un observateur immobile situe a l'exterieur de l'ascenseur), conformement a la deuxieme loi du mouvement de Newton  :

${\displaystyle F-P=m\,a}$,

ou F est la force exercee par le dynamometre, P le poids de l'objet et a l' acceleration de l'ascenseur (et du dynamometre).

Etant donne que le poids indique par le dynamometre correspond a l'intensite F de la force qu'exerce sur lui l'objet a peser ^{[ c ]} (cette force etant la reaction a la force que le dynamometre exerce sur l'objet), ce poids ≪ apparent ≫ est superieur au poids reel ( ${\displaystyle F>P}$, car ${\displaystyle a>0}$).

Pour un observateur situe dans l'ascenseur, l'objet a peser apparait evidemment immobile. En ce cas, pour expliquer que la force exercee par le dynamometre est superieure au poids reel de l'objet, on doit faire intervenir une force d'inertie orientee vers le bas.

Le poids normal d'une personne de 70  kg soumise a l'acceleration de la pesanteur g = 9,8 m/s ² est egal a mg , vaut (70  kg ) × (9,8  m/s ² ) = 686  N .

Dans un ascenseur qui decelere a 2  m/s ² , la personne est soumise a deux forces : d'une part son poids reel P , oriente vers le bas, et d'autre part la reaction N , orientee vers le haut, exercee sur elle par le plancher de l'ascenseur (ou le pese-personne sur lequel elle se tient). Quand l'ascenseur freine, son acceleration est orientee dans le sens oppose a la vitesse, c'est-a-dire en l'occurrence vers le bas (et donc negative en valeur algebrique, l' axe de reference restant oriente vers le haut). On ecrira donc, conformement a la deuxieme loi de Newton :

${\displaystyle N-P=m\,a\ }$ avec ${\displaystyle \ P=m\,g}$

donc :

${\displaystyle N=m\,(g+a)=}$ (70  kg ) × [(9,8  m/s ² ) ? (2  m/s ² )] = 546  N .

On obtient un poids apparent de 546  N , inferieur au poids reel (686  N ).

Situation d'impesanteur [ modifier | modifier le code ]

L'etat d' impesanteur experimente par les spationautes est du a la chute libre de leur habitacle spatial, en orbite autour de la Terre. En orbite, la force d'inertie ressentie par les astronautes annule leur poids apparent, bien que leur poids reel, a 386  km d'altitude, ne soit qu'environ 11 % plus faible que sur Terre.

Comme source d'energie [ modifier | modifier le code ]

La descente de poids permet d'actionner un mecanisme tel qu'un automate ou une horloge . Ce type de dispositif a ete remplace par un ressort moteur , mais est toujours utilise pour produire de l'electricite, comme dans le cas des barrages hydroelectriques .

Abus et extension de langage [ modifier | modifier le code ]

Mathematiques [ modifier | modifier le code ]

Le poids , en mathematiques , est aussi la valeur que l'on attribue a un symbole en fonction de sa place dans un nombre.

exemple : 101 = 100 + 1. Le premier '1' a un poids de 100 (car en troisieme position en partant de la droite), tandis que le second '1' a un poids unite (premiere position en partant de la droite). L'association des deux forme la valeur 101.

Le poids est aussi le coefficient ou ponderation affecte a un point dans un barycentre (en reference a la physique ou le barycentre fait appel aux masses)

exemple: si G est le barycentre du systeme {(A , 1)(B , 3)}, on dit que A est affecte du poids 1 et B du poids 3.

Informatique [ modifier | modifier le code ]

En informatique , le terme poids et ses qualificatifs associes sont couramment employes pour designer la taille d'un fichier (≪ poids d'un fichier ≫, ≪ fichier lourd ≫, ≪ fichier leger ≫), et la consommation des ressources d'un processus (≪  processus leger  ≫).

Notes et references [ modifier | modifier le code ]

Notes [ modifier | modifier le code ]

References [ modifier | modifier le code ]

Voir aussi [ modifier | modifier le code ]

Articles connexes [ modifier | modifier le code ]

Liens externes [ modifier | modifier le code ]

• Etienne Klein , Philippe Brax et Pierre Vanhove , Qu'est-ce que la gravite ?: Le grand defi de la physique , Dunod, 9 mars 2022 ( ISBN   978-2-10-084009-0 , lire en ligne )
• Jacques Heurtaux , ≪  A propos de "masse inerte" et "masse de gravite"  ≫, Revue francaise de pedagogie , vol.  45, n ^o  1,‎ 1978 , p.  37?43 ( DOI   10.3406/rfp.1978.1680 , lire en ligne , consulte le 28 decembre 2022 )

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