À propos de cette page
Ce cours de physique en cinquième sur « Poids et masse » suit le programme officiel de physique de cinquième. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : Qu'est-ce que la masse ?, Qu'est-ce que le poids ?, Différences essentielles entre poids et masse, L'intensité de la pesanteur g. Chaque notion est expliquée pas à pas, puis mise en pratique grâce à des exercices interactifs, un QCM et une évaluation corrigée. Idéal pour réviser à son rythme, combler ses lacunes et progresser, en autonomie ou avec un professeur. Cours rédigé par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de cinquième à réussir en physique.
Au programme
1 · Qu'est-ce que la masse ?
2 · Qu'est-ce que le poids ?
3 · Différences essentielles entre poids et masse
4 · L'intensité de la pesanteur g
5 · La relation fondamentale P = m × g
6 · Mesurer la masse et le poids
7 · Poids et masse sur différents astres
8 · Application à la vie quotidienne
1Qu'est-ce que la masse ?
La masse est une grandeur physique qui caractérise la quantité de matière contenue dans un objet. Elle est représentée par la lettre m.
Définition. La masse est la quantité de matière d'un objet. Elle est invariable : elle ne change pas, quel que soit l'endroit où se trouve l'objet (sur Terre, sur la Lune, dans l'espace…).
L'unité légale de la masse dans le Système International (SI) est le kilogramme, de symbole kg. On utilise aussi :
- le gramme (g) : 1 kg = 1 000 g
- le milligramme (mg) : 1 g = 1 000 mg
- la tonne (t) : 1 t = 1 000 kg
Exemple. Un élève a une masse de 50 kg sur Terre. Sur la Lune, sa masse est toujours de 50 kg.
Astuce. La masse est une propriété intrinsèque de l'objet. Pense à la masse comme à la « quantité de matière » que tu emmènes avec toi partout.
2Qu'est-ce que le poids ?
Le poids est une force exercée par la gravitation (attraction gravitationnelle) d'un astre sur un objet. Il est représenté par la lettre P.
Définition. Le poids est la force exercée par un astre (Terre, Lune, Mars…) sur tout objet situé à sa surface ou à proximité. C'est une force de gravitation.
Le poids est une force, donc :
- il s'exprime en newtons (symbole : N), l'unité de force dans le SI
- il est dirigé verticalement vers le bas (vers le centre de l'astre)
- il varie selon l'astre sur lequel se trouve l'objet
Attention ! Dans la vie courante, on dit souvent « peser 50 kg » pour parler du poids. En physique, c'est une erreur : 50 kg est une masse, pas un poids. Le poids s'exprime en newtons.
Exemple. Le poids d'un élève de masse 50 kg sur Terre est d'environ 490 N. Sur la Lune, son poids n'est plus que d'environ 80 N, bien que sa masse reste 50 kg.
3Différences essentielles entre poids et masse
Il est fondamental de ne pas confondre le poids et la masse. Voici les différences à retenir :
| Grandeur | Masse | Poids |
|---|
| Nature | Quantité de matière | Force (attraction gravitationnelle) |
| Symbole | m | P |
| Unité SI | kilogramme (kg) | newton (N) |
| Instrument de mesure | Balance | Dynamomètre |
| Varie selon l'astre ? | Non (invariable) | Oui (dépend de g) |
Attention ! Confondre poids et masse est la principale erreur en physique 5e. Relis ce tableau régulièrement.
Astuce mémo. Masse → mêmes partout / Poids → pas pareil selon l'astre.
4L'intensité de la pesanteur g
L'intensité de la pesanteur, notée g, est la grandeur qui relie le poids d'un objet à sa masse. Elle dépend de l'astre sur lequel se trouve l'objet.
Définition. L'intensité de la pesanteur g est la force de gravitation exercée par unité de masse. Elle s'exprime en N/kg (newtons par kilogramme).
Valeurs de g selon les astres :
| Astre | Valeur de g (N/kg) | Remarque |
|---|
| Terre | 9,8 N/kg | Valeur à connaître pour les exercices |
| Lune | 1,6 N/kg | ≈ 6 fois moins que sur Terre |
| Mars | 3,7 N/kg | ≈ 2,6 fois moins que sur Terre |
| Jupiter | 24,8 N/kg | ≈ 2,5 fois plus que sur Terre |
Exemple. Sur Terre, g = 9,8 N/kg signifie qu'un objet de masse 1 kg pèse 9,8 N. Un objet de masse 2 kg pèse 19,6 N.
Astuce. Dans certains problèmes simplifiés, on peut utiliser g ≈ 10 N/kg pour faciliter les calculs. Ton professeur te précisera la valeur à utiliser.
5La relation fondamentale P = m × g
La relation fondamentale qui lie le poids, la masse et l'intensité de la pesanteur est :
Formule. P = m × g
avec :
• P = poids, en newtons (N)
• m = masse, en kilogrammes (kg)
• g = intensité de la pesanteur, en N/kg
On peut aussi l'écrire pour trouver m ou g :
m = P ÷ g (pour trouver la masse si on connaît le poids)g = P ÷ m (pour trouver g si on connaît P et m)
Exemple 1. Un objet a une masse m = 5 kg. Sur Terre (g = 9,8 N/kg), son poids vaut :
P = 5 × 9,8 = 49 N
Exemple 2. Un dynamomètre indique P = 19,6 N pour un objet sur Terre. Sa masse vaut :
m = P ÷ g = 19,6 ÷ 9,8 = 2 kg
Attention aux unités ! Dans la formule P = m × g, la masse doit être en kg (pas en grammes) pour obtenir le poids en newtons.
6Mesurer la masse et le poids
Il existe deux instruments différents selon ce qu'on mesure :
Mesurer la masse : la balance
- Une balance à plateaux (ou balance de Roberval) compare la masse inconnue à des masses étalons. Elle donne la masse en kg ou g.
- Une balance électronique affiche directement la masse en kg (ou g). Elle utilise en réalité un ressort et déduit la masse du poids mesuré, en supposant g = 9,8 N/kg sur Terre.
Astuce. Une balance à plateaux donne la même valeur sur Terre et sur la Lune (car elle compare des masses). Une balance électronique n'est précise que sur l'astre pour lequel elle est étalonnée.
Mesurer le poids : le dynamomètre
- Le dynamomètre est un appareil muni d'un ressort et d'une graduation en newtons. Le ressort s'étire sous l'effet du poids, permettant de lire la valeur.
- Il mesure une force, donc bien un poids (en N), pas une masse.
Exemple. Avec un dynamomètre, on suspend un objet. Le ressort indique 24,5 N. Le poids de cet objet est 24,5 N. Sa masse sur Terre est m = 24,5 ÷ 9,8 ≈ 2,5 kg.
7Poids et masse sur différents astres
L'un des aspects les plus importants du programme de 5e est de comprendre que le poids change selon l'astre, mais pas la masse.
Exemple complet : un astronaute de 75 kg| Astre | Masse (kg) | g (N/kg) | Poids P = m × g (N) |
|---|
| Terre | 75 | 9,8 | 735 N |
| Lune | 75 | 1,6 | 120 N |
| Mars | 75 | 3,7 | 277,5 N |
| Jupiter | 75 | 24,8 | 1 860 N |
À retenir. La masse est une propriété intrinsèque de la matière : elle est identique partout dans l'Univers. Le poids, lui, est une force qui dépend de g, donc de l'astre.
Attention ! Dans l'espace, loin de tout astre, un objet est en apesanteur : son poids est quasiment nul, mais sa masse reste la même !
8Application à la vie quotidienne
La distinction entre poids et masse a des applications concrètes dans la vie de tous les jours.
Les astronautes : dans la Station Spatiale Internationale (ISS), les astronautes sont en apesanteur. Leur poids est très faible (l'ISS est en chute libre permanente autour de la Terre), mais leur masse reste identique. C'est pourquoi ils flottent sans tomber « vers le bas ».
Les balances à ressort (pèse-personnes) : les pèse-personnes domestiques mesurent en réalité le poids (une force qui comprime un ressort), puis affichent une masse en kg par conversion, en supposant g = 9,8 N/kg. Si on les emmenait sur la Lune, ils afficheraient une valeur incorrecte !
Les balances de commerce : les commerçants utilisent des balances à plateaux ou électroniques étalonnées. Pour la vente en kg, la balance à plateaux est plus universelle car elle compare des masses.
Le saviez-vous ? Sur la Lune, un élève de 50 kg ne pèserait que 80 N (au lieu de 490 N sur Terre) ! Il pourrait sauter beaucoup plus haut, mais sa masse — et donc son inertie — resterait la même.
Résumé rapide. Poids ↔ force (N) ↔ varie ; Masse ↔ matière (kg) ↔ invariable. Formule : P = m × g.
★À retenir
En bref :
• La masse (m, en kg) est la quantité de matière : elle ne change jamais.
• Le poids (P, en N) est une force de gravitation : il dépend de l'astre (g).
• Formule : P = m × g (g = 9,8 N/kg sur Terre).
• On mesure la masse avec une balance, le poids avec un dynamomètre.
• Sur la Lune (g = 1,6 N/kg), le poids est ~6 fois plus faible qu'sur Terre, mais la masse est identique.