Gravitation et poids
Pourquoi les objets tombent-ils toujours vers le bas ? Pourquoi la Lune tourne-t-elle autour de la Terre ? Tout cela est lié à une force invisible : la gravitation. C'est elle qui maintient les planètes en orbite et qui te colle au sol !
Objectifs du chapitre
- Comprendre ce qu'est la force de gravitation et comment elle agit entre deux objets
- Faire la différence entre la masse d'un objet et son poids
- Calculer le poids d'un objet sur Terre ou sur la Lune avec la formule P = m × g
La force de gravitation
Tous les objets qui ont une masse s'attirent mutuellement. C'est ce qu'on appelle la gravitation universelle. La Terre attire une pomme qui tombe : c'est la gravitation. La Terre attire la Lune et la maintient en orbite : c'est aussi la gravitation. Plus les objets sont lourds (grande masse) et plus ils sont proches, plus la force d'attraction est grande. C'est Isaac Newton qui a découvert cette idée au XVIIe siècle, en observant une pomme tomber d'un arbre.
Masse et poids : attention à la confusion !
La masse d'un objet, c'est la quantité de matière qu'il contient. Elle s'exprime en kilogrammes (kg) et elle ne change jamais, où que tu sois dans l'univers. Le poids, lui, c'est une force : c'est la force avec laquelle la Terre (ou une autre planète) attire l'objet vers son centre. Il s'exprime en Newtons (N). Sur la Lune, tu aurais la même masse qu'ici, mais ton poids serait 6 fois plus faible car la Lune attire moins fort que la Terre. Un astronaute de 70 kg a toujours une masse de 70 kg sur la Lune, mais il ne pèse plus que 114 N au lieu de 700 N.
Le poids dans le système solaire
Chaque astre a sa propre intensité de pesanteur, notée g. Sur Terre, g vaut environ 10 N/kg. Sur la Lune, g vaut seulement 1,6 N/kg : c'est pourquoi les astronautes bondissent très haut en marchant. Sur Jupiter, g vaut environ 25 N/kg : tu te sentirais très lourd, comme si tu portais plusieurs sacs à dos. Plus la planète est grande et massive, plus g est élevé. C'est la gravitation qui explique tout ça !
Formules à retenir
P = m × gP est le poids en Newtons (N), m est la masse en kilogrammes (kg), g est l'intensité de pesanteur en N/kg. Sur Terre, g ≈ 10 N/kg. Un objet de 5 kg pèse donc P = 5 × 10 = 50 N sur Terre.
m = P / gSi tu connais le poids et l'intensité de pesanteur, tu peux retrouver la masse. Exemple : un objet pèse 30 N sur Terre (g = 10 N/kg), donc sa masse est m = 30 / 10 = 3 kg.
P(Lune) = m × g(Lune) avec g(Lune) ≈ 1,6 N/kgPour calculer le poids sur la Lune, on utilise la même formule mais avec g = 1,6 N/kg. Un objet de 5 kg pèse P = 5 × 1,6 = 8 N sur la Lune, au lieu de 50 N sur Terre. Sa masse, elle, reste 5 kg.
Exercice d'application
Question : Un astronaute a une masse de 80 kg. 1) Quel est son poids sur Terre (g = 10 N/kg) ? 2) Quel est son poids sur la Lune (g = 1,6 N/kg) ? 3) Sa masse change-t-elle entre la Terre et la Lune ?
Voir la solution
Réponse : 1) Sur Terre : P = m × g = 80 × 10 = 800 N. L'astronaute pèse 800 Newtons sur Terre. 2) Sur la Lune : P = m × g = 80 × 1,6 = 128 N. L'astronaute pèse seulement 128 Newtons sur la Lune, soit environ 6 fois moins. 3) Non, sa masse reste 80 kg partout. La masse ne change jamais, seul le poids change selon l'astre.
