M2 Poids et masse dun corps

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Classe de troisième - Chapitre M2

1

M2 POIDS ET MASSE D"UN CORPS

Introduction :

Nous avons vu au chapitre précédent que la Terre exerce une action attractive à distance sur les objets. Au voisinage de sa surface, cette action est appelée " poids ». Quelle en sont les caractéristiques ?

Quelle relation la lie à la masse ?

I - Caractéristiques qualitatives du poids

Animation flash " poids », point n°1

1) Définition

Le poids d"un corps est l"action à distance exercée par la Terre sur un objet situé dans son

voisinage.

2) Direction et sens du poids

Tout corps lâché sans vitesse initiale tombe vers le bas ! Comment prouver que la trajectoire qu"il adopte est verticale ?

Propositions d"expériences élèves

Expérience :

On suspend un petit objet par un fil relié à une potence. A l"aide d"un fil à plomb, on repère au sol le point situé à la verticale de l"objet. On place un bout de craie sur ce repère. On brûle le fil relié à l"objet et on observe son lieu d"impact sur le sol.

Observation :

L"objet tombe sur la craie (placée sur sa verticale).

Conclusion :

Le poids d"un corps est une action qui s"exerce verticalement vers le bas.

Classe de troisième - Chapitre M2

2

II - Valeur du poids

1) Différence entre poids et masse

La masse représente la quantité de matière contenue dans un objet. On la mesure avec une balance. Son unité dans le système international est le kilogramme (kg). (Doc A p28) On mesure le poids d"un objet avec un dynamomètre. Le poids s"exprime en Newton (N). (Docs B & C p29)

2) Relation entre poids et masse

TP n°2 de mécanique - Démarche d"investigation " Quel bond ! »

Expérience :

On suspend plusieurs masses marquées à un dynamomètre. Pour chaque masse, on relève la valeur de son poids. On note les résultats dans le tableau ci-dessous :

Masse m (g) 50 100 200 300 400 500

Masse m (kg)

Poids P (N)

Observation :

Le rapport

est constant et égal à 10 N/kg.

Conclusion :

Le poids P et la masse m d"un objet sont proportionnels : P = 10 x m.

Cas général :

Le rapport est appelé " intensité de pesanteur ». De quoi dépend-il ? Répondre à cette question à l"aide du document suivant :

Exercice : tracer le graphique P=f(m)

Échelle : 1 cm

® 0,05 kg en abscisse

1cm ® 0,5 N en ordonnée

Classe de troisième - Chapitre M2

3

Le rapport

est fonction du lieu où l"on se trouve. Il est appelé " intensité de pesanteur » et noté " g ».

La relation de proportionnalité entre le poids P et la masse m d"un corps se traduit

mathématiquement par :

Remarques :

· La valeur approchée de l"intensité de pesanteur sur Terre est 10 N/kg. · Ne pas confondre l"intensité de pesanteur et le symbole du gramme. Tous deux se notent " g » !! avec P en newtons (N) m en kilogrammes (kg) g en newtons par kilogramme (N/kg ou N.kg -1)

Exercices n°8 p36, n°13 p37 et n°15 p38

Classe de troisième - Chapitre M2

4 III - Aspect énergétique de la chute d"un corps

Animation Flash EDF " hydro-centrale »

D"où vient l"énergie électrique recueillie à la sortie d"une centrale hydraulique ? (Rappel de

chimie : l"énergie ne peut pas être créée, elle est convertie). ® L"eau contient de l"énergie qui est convertie en énergie par le couple {turbine- alternateur}.

Quel est le rôle des conduites forcées ?

® Elles permettent à l"eau d"acquérir une vitesse et donc une énergie suffisante pour faire

tourner la turbine. Cette énergie est appelée énergie cinétique (= relative au mouvement).

D"où provient cette énergie cinétique ?

® Elle était contenue dans l"eau du lac de retenue sous forme d"énergie (potentielle) de position : c"est l"énergie due au poids de l"eau.

Un objet possède :

- Une énergie de position , notée EP, au voisinage de la Terre : il est capable de chuter du fait de son poids. - Une énergie cinétique , notée EC, liée à sa vitesse. La somme de ces énergies de position et cinétique constitue son énergie mécanique : E

M = EP + EC

Au cours de sa chute, l"énergie de position d"un objet est convertie en énergie cinétique mais

son énergie mécanique reste constante.

Remarque :

L"unité de l"énergie

dans le système international est le

Joule (J).

Exercices n°10 p37 et n°18 p38

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M2 POIDS ET MASSE D"UN CORPS

Introduction :

Nous avons vu au chapitre précédent que la Terre exerce une action attractive à distance sur les objets. Au voisinage de sa surface, cette action est appelée " poids ». Quelle en sont les caractéristiques ?

Quelle relation la lie à la masse ?

I - Caractéristiques qualitatives du poids

Animation flash " poids », point n°1

1) Définition

Le poids d"un corps est l"action à distance exercée par la Terre sur un objet situé dans son

voisinage.

2) Direction et sens du poids

Tout corps lâché sans vitesse initiale tombe vers le bas ! Comment prouver que la trajectoire qu"il adopte est verticale ?

Propositions d"expériences élèves

Expérience :

On suspend un petit objet par un fil relié à une potence. A l"aide d"un fil à plomb, on repère au sol le point situé à la verticale de l"objet. On place un bout de craie sur ce repère. On brûle le fil relié à l"objet et on observe son lieu d"impact sur le sol.

Observation :

L"objet tombe sur la craie (placée sur sa verticale).

Conclusion :

Le poids d"un corps est une action qui s"exerce verticalement vers le bas.

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II - Valeur du poids

1) Différence entre poids et masse

La masse représente la quantité de matière contenue dans un objet. On la mesure avec une balance. Son unité dans le système international est le kilogramme (kg). (Doc A p28) On mesure le poids d"un objet avec un dynamomètre. Le poids s"exprime en Newton (N). (Docs B & C p29)

2) Relation entre poids et masse

TP n°2 de mécanique - Démarche d"investigation " Quel bond ! »

Expérience :

On suspend plusieurs masses marquées à un dynamomètre. Pour chaque masse, on relève la valeur de son poids. On note les résultats dans le tableau ci-dessous :

Masse m (g) 50 100 200 300 400 500

Masse m (kg)

Poids P (N)

Observation :

Le rapport

est constant et égal à 10 N/kg.

Conclusion :

Le poids P et la masse m d"un objet sont proportionnels : P = 10 x m.

Cas général :

Le rapport est appelé " intensité de pesanteur ». De quoi dépend-il ? Répondre à cette question à l"aide du document suivant :

Exercice : tracer le graphique P=f(m)

Échelle : 1 cm

® 0,05 kg en abscisse

1cm ® 0,5 N en ordonnée

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Le rapport

est fonction du lieu où l"on se trouve. Il est appelé " intensité de pesanteur » et noté " g ».

La relation de proportionnalité entre le poids P et la masse m d"un corps se traduit

mathématiquement par :

Remarques :

· La valeur approchée de l"intensité de pesanteur sur Terre est 10 N/kg. · Ne pas confondre l"intensité de pesanteur et le symbole du gramme. Tous deux se notent " g » !! avec P en newtons (N) m en kilogrammes (kg) g en newtons par kilogramme (N/kg ou N.kg -1)

Exercices n°8 p36, n°13 p37 et n°15 p38

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4 III - Aspect énergétique de la chute d"un corps

Animation Flash EDF " hydro-centrale »

D"où vient l"énergie électrique recueillie à la sortie d"une centrale hydraulique ? (Rappel de

chimie : l"énergie ne peut pas être créée, elle est convertie). ® L"eau contient de l"énergie qui est convertie en énergie par le couple {turbine- alternateur}.

Quel est le rôle des conduites forcées ?

® Elles permettent à l"eau d"acquérir une vitesse et donc une énergie suffisante pour faire

tourner la turbine. Cette énergie est appelée énergie cinétique (= relative au mouvement).

D"où provient cette énergie cinétique ?

® Elle était contenue dans l"eau du lac de retenue sous forme d"énergie (potentielle) de position : c"est l"énergie due au poids de l"eau.

Un objet possède :

- Une énergie de position , notée EP, au voisinage de la Terre : il est capable de chuter du fait de son poids. - Une énergie cinétique , notée EC, liée à sa vitesse. La somme de ces énergies de position et cinétique constitue son énergie mécanique : E

M = EP + EC

Au cours de sa chute, l"énergie de position d"un objet est convertie en énergie cinétique mais

son énergie mécanique reste constante.

Remarque :

L"unité de l"énergie

dans le système international est le

Joule (J).

Exercices n°10 p37 et n°18 p38