--- title: "Poids et masse" book: "Physique du primaire et du collège" subject: physics language: fr chapter: 24 exercises: 11 source: https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/24-poids-et-masse --- # Chapitre 24 — Poids et masse Sur la [Lune](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/11-la-lune-dans-le-ciel#def-g2-moon-in-the-sky-moon), les astronautes rebondissaient comme des enfants sur un trampoline, alors qu’ils portaient de lourds sacs. Leurs sacs étaient-ils lourds ou légers, là-haut ? Pour répondre correctement, il nous faut couper en deux un mot de tous les jours : ce dont un objet *est fait* — sa [masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) — et la [force](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/12-pousser-et-tirer-les-forces#def-g2-pushes-and-pulls-force) avec laquelle la Terre *le tire* — son [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight). Ce sont des cousins proches, mais pas des jumeaux. ## 24.1 Deux idées cachées dans le mot « lourd » Tu connais la [masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) : la quantité de matière, en [grammes](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-units) et en [kilogrammes](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-units), jugée par la [balance](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/17-leviers-et-balances#def-g3-levers-and-scales-scale). Et tu connais l’attraction de la Terre : la [force](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/12-pousser-et-tirer-les-forces#def-g2-pushes-and-pulls-force) sans contact qui fait descendre tout ce qu’on lâche. Le [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) est le lieu de leur rencontre. **Définition 24.1 (Poids).** Le *poids* d’un objet est la [force](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/12-pousser-et-tirer-les-forces#def-g2-pushes-and-pulls-force) avec laquelle la Terre le tire vers le bas. Le poids, c’est ce que ton bras combat quand tu tiens un seau, et ce qui étire le ressort quand le seau y est suspendu. Comme toute [force](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/12-pousser-et-tirer-les-forces#def-g2-pushes-and-pulls-force), le poids a un sens : droit vers le bas, toujours. **Proposition 24.2 (Plus de matière, attraction plus forte).** La Terre tire plus fort les objets qui contiennent plus de matière : au même endroit, plus de [masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) signifie toujours plus de [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) — deux briques identiques pèsent le double d’une seule. Voilà pourquoi la [balance](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/17-leviers-et-balances#def-g3-levers-and-scales-scale), qui compare les *attractions* sur ses deux plateaux, parvient à comparer des *[masses](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass)* : en un même lieu, des attractions égales signifient des quantités de matière égales. **Exemple 24.3 (Cousins, pas jumeaux).** La [masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) répond à : *quelle quantité de matière ?* C’est une propriété de l’objet seul — la même dans ta main, sous l’eau ou sur la [Lune](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/11-la-lune-dans-le-ciel#def-g2-moon-in-the-sky-moon). Le [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) répond à : *avec quelle [force](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/12-pousser-et-tirer-les-forces#def-g2-pushes-and-pulls-force) est-il tiré vers le bas, ici ?* Il dépend de l’objet *et* du lieu où il se trouve. Ne change que le lieu : la [masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) reste, le [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) peut changer. ## 24.2 Le dynamomètre **Définition 24.4 (Dynamomètre).** Un *dynamomètre* mesure le [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) en le laissant étirer un ressort : plus l’attraction est forte, plus l’allongement est grand. Une aiguille placée le long du ressort étiré donne la lecture. Le peson du pêcheur, le peson à bagages et l’intérieur de la [balance](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/17-leviers-et-balances#def-g3-levers-and-scales-scale) de cuisine fonctionnent tous ainsi — ils sentent l’*attraction*, pas la matière. ![Un ressort sent le poids : une brique l’étire ; deux briques identiques l’étirent deux fois plus.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-weight-and-mass/fig-2770331ad58b.svg) *Un ressort sent le [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) : une brique l’étire ; deux briques identiques l’étirent deux fois plus.* **Méthode 24.5 (Un dynamomètre en élastique).** Fabrique ton propre détecteur de [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) : 1. suspendre un élastique à un crochet, avec un gobelet en papier léger scotché au bas ; 2. le gobelet étant vide, marquer où se trouve son bord et ne rien [mesurer](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/7-mesurer-les-longueurs#def-g2-measuring-length-measure) encore : c’est le repère du zéro ; 3. charger le gobelet — $10$ billes, par exemple — et [mesurer](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/7-mesurer-les-longueurs#def-g2-measuring-length-measure) à la règle de combien le bord est descendu au-dessous du repère du zéro ; 4. charger $20$ billes et [mesurer](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/7-mesurer-les-longueurs#def-g2-measuring-length-measure) de nouveau. Deux fois plus de billes, environ deux fois plus d’allongement : ton élastique confirme la proposition — plus de matière, attraction plus forte. ![Un dynamomètre au travail : le poids de la charge étire le ressort, et l’aiguille transforme cet allongement en une lecture.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-weight-and-mass/img-71459ec54c60.jpg) *Un [dynamomètre](#def-g4-weight-and-mass-springscale) au travail : le [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) de la charge étire le ressort, et l’aiguille transforme cet allongement en une lecture.* ## 24.3 Un voyage sur la Lune **Exemple 24.6 (La Lune tire plus faiblement).** La [Lune](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/11-la-lune-dans-le-ciel#def-g2-moon-in-the-sky-moon) est bien plus petite que la Terre, et elle [attire](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/6-les-aimants#def-g1-magnets-magnet) les objets bien plus faiblement — environ six fois plus faiblement. Le sac d’un astronaute garde chaque [gramme](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-units) de sa *[masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass)* pendant le voyage, mais son *[poids](#def-g4-weight-and-mass-weight)* là-haut se réduit au sixième. C’est tout le secret des rebonds : des jambes entraînées à lutter contre l’attraction de la Terre se retrouvent soudain face à une douce attraction lunaire, et chaque pas devient un bond. ![Le même sac — la même masse — dans deux mondes. Seule la flèche de l’attraction change : le poids appartient au lieu autant qu’à l’objet.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-weight-and-mass/fig-74bf2af0030d.svg) *Le même sac — la même [masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) — dans deux mondes. Seule la flèche de l’attraction change : le [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) appartient au lieu autant qu’à l’objet.* **Exemple 24.7 (Deux balances sur la Lune).** Emporte les deux instruments sur la [Lune](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/11-la-lune-dans-le-ciel#def-g2-moon-in-the-sky-moon) et pèse le même sac. Le *[dynamomètre](#def-g4-weight-and-mass-springscale)* dit la vérité sur le lieu : il indique six fois moins — l’attraction est vraiment plus faible. La *[balance](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/17-leviers-et-balances#def-g3-levers-and-scales-scale)*, elle, ne remarque rien : la [Lune](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/11-la-lune-dans-le-ciel#def-g2-moon-in-the-sky-moon) [attire](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/6-les-aimants#def-g1-magnets-magnet) faiblement le sac et les [masses](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) marquées *de la même façon*, les plateaux s’équilibrent toujours, et elle annonce la même [masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) que sur Terre. Les ressorts sentent le lieu ; les [balances](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/17-leviers-et-balances#def-g3-levers-and-scales-scale) comparent la matière. **Remarque 24.8 (Mots de tous les jours, mots de physique).** Au magasin, « le melon pèse un [kilogramme](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-units) » est une phrase inoffensive — sur Terre, la [masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) et le [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) voyagent partout ensemble, et personne ne s’y trompe. La physique sépare les mots parce qu’elle voit plus loin que le magasin : pour les astronautes, pour les corps qui tombent, et — dans une année plus avancée — pour [mesurer](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/7-mesurer-les-longueurs#def-g2-measuring-length-measure) les [forces](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/12-pousser-et-tirer-les-forces#def-g2-pushes-and-pulls-force) dans leur [unité](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/7-mesurer-les-longueurs#def-g2-measuring-length-measure) propre, qui portera le nom du savant qui a écrit le premier la loi de l’attraction terrestre. ## 24.4 Exercices **Exercice 24.1 ★.** À quelle question la [masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) répond-elle ? À quelle question le [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) répond-il ? Lequel des deux est une [force](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/12-pousser-et-tirer-les-forces#def-g2-pushes-and-pulls-force) ? **Solution de Exercice 24.1.** La [masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) : quelle quantité de matière ? Le [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) : avec quelle [force](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/12-pousser-et-tirer-les-forces#def-g2-pushes-and-pulls-force) l’objet est-il tiré vers le bas, ici ? C’est le [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) qui est une [force](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/12-pousser-et-tirer-les-forces#def-g2-pushes-and-pulls-force) — l’attraction de la Terre vers le bas. **Exercice 24.2 ★.** Dans quel sens le [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) tire-t-il toujours ? Quel instrument sent le [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) en s’étirant ? **Solution de Exercice 24.2.** Droit vers le bas, toujours. Le [dynamomètre](#def-g4-weight-and-mass-springscale) — le [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) étire son ressort, et l’aiguille rapporte l’allongement. **Exercice 24.3 ★.** Une brique étire le ressort du [dynamomètre](#def-g4-weight-and-mass-springscale) de deux largeurs de doigt. De combien deux briques identiques l’étireront-elles ? Quelle proposition le dit ? **Solution de Exercice 24.3.** D’environ quatre largeurs de doigt — deux fois plus de matière, deux fois plus d’attraction, deux fois plus d’allongement : la proposition « plus de matière, attraction plus forte ». **Exercice 24.4 ★.** Dans le [dynamomètre](#def-g4-weight-and-mass-springscale) en élastique de [Méthode 24.5](#met-g4-weight-and-mass-rubberband), pourquoi faut-il marquer la position du gobelet vide avant de le charger ? **Solution de Exercice 24.4.** L’allongement doit être mesuré *à partir de la position à vide* : l’élastique pend déjà un peu sous le [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) du gobelet lui-même, et seule la descente supplémentaire au-dessous du repère du zéro mesure la charge. **Exercice 24.5 ★.** Un astronaute emporte sur la [Lune](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/11-la-lune-dans-le-ciel#def-g2-moon-in-the-sky-moon) un sac contenant $20\,\mathrm{kg}$ de matière. Là-haut, sa [masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) est-elle toujours de $20\,\mathrm{kg}$ ? Est-il aussi difficile à soutenir que sur Terre ? **Solution de Exercice 24.5.** Oui — la [masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) voyage sans changer : toujours $20\,\mathrm{kg}$ de matière. Mais il est bien plus facile à soutenir : la [Lune](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/11-la-lune-dans-le-ciel#def-g2-moon-in-the-sky-moon) l’[attire](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/6-les-aimants#def-g1-magnets-magnet) environ six fois plus faiblement, et son [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) vaut donc à peu près le sixième de sa valeur terrestre. **Exercice 24.6 ★.** Pourquoi les astronautes pouvaient-ils bondir si haut sur la [Lune](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/11-la-lune-dans-le-ciel#def-g2-moon-in-the-sky-moon), malgré leurs lourds sacs ? **Solution de Exercice 24.6.** Leurs jambes poussent aussi fort que le font toujours des jambes entraînées sur Terre, mais l’attraction de la [Lune](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/11-la-lune-dans-le-ciel#def-g2-moon-in-the-sky-moon), qui les retient, est six fois plus faible — chaque pas ordinaire se change donc en bond. **Exercice 24.7 ★.** Sur la [Lune](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/11-la-lune-dans-le-ciel#def-g2-moon-in-the-sky-moon), quel instrument change de réponse — le [dynamomètre](#def-g4-weight-and-mass-springscale) ou la [balance](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/17-leviers-et-balances#def-g3-levers-and-scales-scale) ? Explique ce que chacun compare ou sent réellement. **Solution de Exercice 24.7.** Le [dynamomètre](#def-g4-weight-and-mass-springscale) : il sent l’attraction locale, et indique six fois moins. La [balance](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/17-leviers-et-balances#def-g3-levers-and-scales-scale) compare l’attraction sur le sac à celle sur les [masses](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) marquées, et la [Lune](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/11-la-lune-dans-le-ciel#def-g2-moon-in-the-sky-moon) affaiblit les deux de la même façon — les plateaux s’équilibrent toujours à la même [masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass). **Exercice 24.8 ★.** Vrai ou faux : « Un objet sans aucune matière n’aurait de [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) nulle part. » Défends ta réponse avec [Proposition 24.2](#prop-g4-weight-and-mass-morestuff). **Solution de Exercice 24.8.** Vrai. Le [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) est l’attraction de la Terre sur la matière d’un objet, et cette attraction grandit avec la quantité de matière — pas de matière, rien à [attirer](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/6-les-aimants#def-g1-magnets-magnet) : [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) nul partout. **Exercice 24.9 ★.** Le peson suspendu de la marchande descend à mesure qu’elle charge des pommes dans son plateau. Lequel des deux cousins son instrument sent-il ? Pourquoi son procédé vend-il quand même d’honnêtes [kilogrammes](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-units) de pommes — sur Terre ? **Solution de Exercice 24.9.** Le ressort intérieur sent le *[poids](#def-g4-weight-and-mass-weight)* — l’attraction sur les pommes posées dans le plateau. Sur Terre, l’attraction et la matière vont strictement de pair (plus d’attraction exactement quand il y a plus de matière) : un instrument gradué en [kilogrammes](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-units) de matière dit donc quand même la vérité — ici. **Exercice 24.10 ★★.** Une agence spatiale doit vérifier que les pièces d’une sonde ont exactement les bonnes [masses](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) — mais la sonde achevée travaillera près d’une petite planète lointaine dont l’attraction est très faible. Un ingénieur s’inquiète : « Nos pesées terrestres seront toutes fausses là-bas ! » Rassure-le : quelles mesures voyagent sans changer, et quel instrument les a faites ? **Solution de Exercice 24.10.** Les mesures de [masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) voyagent sans changer : elles décrivent la matière elle-même, et non le lieu. Toute pesée faite par *comparaison* — la [balance](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/17-leviers-et-balances#def-g3-levers-and-scales-scale) contre des [masses](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) marquées — annonce une [masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) et reste exactement juste près de la planète lointaine. Seules les lectures de [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) faites au ressort diminueront là-bas, et ce n’est jamais ce que la liste des pièces a consigné. **Exercice 24.11 ★★.** Au fin fond de l’espace, loin de la Terre, de la [Lune](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/11-la-lune-dans-le-ciel#def-g2-moon-in-the-sky-moon) et du Soleil, une astronaute lâche une clé à molette : elle [flotte](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/5-flotter-et-couler#def-g1-floating-and-sinking-words) près de sa main, sans [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight). La clé a-t-elle perdu sa [masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) ? Donne deux indices, de la vie de tous les jours, qu’elle pourrait encore remarquer et qui montrent que la matière est bien là. (Indice : essaie de la secouer, ou de la lancer.) **Solution de Exercice 24.11.** La [masse](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/20-mesurer-la-masse#def-g3-measuring-mass-mass) est toujours là. Indices : secouer la clé demande encore un vrai effort — sa main sent la matière résister au va-et-vient ; et lancée, elle ne part pas plus vite que ne le permettent ses muscles — un outil plein de matière reste un outil à lancer. Le [poids](#def-g4-weight-and-mass-weight) a disparu ; la matière, jamais.