Les personnes qui surveillent leur poids pourraient prétendre que les balances ne mentent pas, mais ce qu'elles disent à une personne est, à tout le moins, un terme impropre. Le poids, en termes de physique, est en fait unObliger: La force de gravité agissant sur une masse. L'unité SI de force est le Newton (N). La masse, quant à elle, est une mesure de la quantité de matière dans un objet. L'unité SI de masse est le kilogramme (kg).
Donc, ce que la balance devrait vraiment afficher à une personne cherchant son poids est une valeur enNewtons. Pour les étudiants en physique exigeants qui veulent s'en approcher eux-mêmes; cependant, ce qui suit fonctionne: il suffit de multiplier les kilogrammes donnés par la balance par 10 (ou les livres par 4,5).
Quelle est la différence entre la masse et le poids ?
En un mot, la principale différence entre la masse et le poids est que la masse est unpropriété fondamentaled'un objet et le poids ne l'est pas. La masse ne change pas, peu importe où se trouve un objet jusqu'à ce que de la matière y soit ajoutée ou soustraite. Un éléphant de 2 300 kg fait 2 300 kg sur la planète Terre, la Lune et au milieu de l'espace.
Le poids, en revanche, dépend de l'emplacement puisque la force gravitationnelle agissant sur la masse est différente selon les emplacements. Un éléphant de 2 300 kg a unpoidsd'environ 23 000 N à la surface de la Terre, mais seulement environ un sixième de ce poids sur la Lune et, si le l'éléphant a été déposé dans l'espace lointain, loin de l'influence de tout champ gravitationnel, il n'aurait aucun poids du tout.
Une autre distinction importante entre la masse et le poids qui découle de leurs définitions est que la masse est unscalairevaleur, car il n'y a pas de direction associée à une valeur en kilogrammes, alors que le poids est une forcevecteur.Le poids d'un objet est toujours dirigé de la même manière que la gravité le tire.
La masse est techniquement une mesure quantitative de l'inertie d'un objet, ou de sa résistance au mouvement. Plus un objet est massif, moins il est affecté par les forces agissant sur lui.
Poids: la force de gravité
Comme toute force, le poids peut être calculé en utilisant l'équation de la force gravitationnelle :
F_{grav}=mg
Oùgest l'accélération due à la gravité près de la surface de la Terre :g =9,8 m/s2. Tout objet lâché n'importe où sur la planète tombe vers le centre de la Terre à un rythme toujours croissant: 9,8 m/s plus vite chaque seconde que la seconde précédente.
Cette formule explique pourquoi multiplier la masse en kg par 10 (ou en livres par 4,5, pour tenir compte de la première conversion en unité SI de kg) donne une approximation rapide du poids « réel » d'une personne.
Ailleurs dans l'univers, la valeur degest différent, puisque l'accélération due à la gravité est le résultat du champ gravitationnel local d'un grand corps. Sur la minuscule planète Mercure, par exemple,gn'est que de 3,7 m/s2. Parce que cela ne représente qu'environ 38 pour cent desgsur Terre, tout ce qui se trouve sur Mercure ne pèse qu'environ 38 % de ce qu'il fait sur Terre.
Poids apparent
En tant que définition stricte, le poids d'un objet dans le même champ gravitationnel ne change pas. Qu'une personne monte ou descende dans un ascenseur, la mêmegaccélère de la même manièrem, doncFgrave, ou le poids, sera le même.
En réalité, il existe de petites différences dans la valeur degà différents endroits autour d'un grand corps, comme au pôle Nord par rapport à l'équateur sur Terre, ou à l'intérieur par rapport à la surface du Soleil. Mais approximer une valeur constante partout dans un champ gravitationnel est généralement suffisant pour les étudiants en physique.
Cela dit, les utilisateurs d'ascenseurs attentifs ont peut-être remarqué qu'ilsRessentirplus lourd ou plus léger que la normale à différents moments du trajet. Leurapparent poidschangent parce que leur corps a de l'inertie, ou ils résistent aux changements de leur mouvement.
Lorsqu'un ascenseur commence à monter, leurs corps sont immobiles et résistent au mouvement ascendant, ce qui les rend plus lourds pendant un moment jusqu'à ce qu'ils s'adaptent au mouvement. L'inverse est vrai pendant un moment lorsque l'ascenseur commence à descendre. Cependant, à aucun moment la personnevrai poidsmonnaie.
Balances sur un ascenseur accélérateur
Qu'en est-il de la lecture de l'échelle pour les mêmes personnes qui montent et descendent de l'ascenseur? Ici encore, l'échelle peut sembler mentir, mais cette fois pas simplement avec un terme impropre.
La balance fonctionne en mesurant laforce netteagissant dessus. Lorsqu'il est encore sur le sol de la salle de bain, toute la force nette sur la balance provient de la force de gravité tirant le corps debout sur la balance vers le bas. Mais sur unascenseur d'accélération,lorsque l'ascenseur commence à accélérer ou à ralentir, l'accélération totale de la masse sur la balance n'est pas seulement degmais aussi du mouvement de l'ascenseur.
Si l'ascenseur accélère vers le haut dans la direction opposée àg, l'accélération nette sera légèrement inférieure àg, résultant en une force nette légèrement plus petite (puisqueFrapporter = maet en supposant que l'accélération de l'ascenseur est plus petite queg). La balance affichera donc unplus petit nombreque lorsqu'il est immobile. Inversement, en accélérant vers le bas, il y aaccélération supplémentaireen direction deg,résultant en une force nette plus grande sur la balance, et il affichera unplus grand nombre.
Notez que c'estvrai uniquement lorsque l'ascenseur accélère. À une vitesse constante vers le haut ou vers le bas (ce que la plupart des passagers pourraient espérer !), l'accélération nette et donc la force nette ne diffèrent pas de l'échelle qui ne bouge pas sur le sol de la salle de bain.
Échelles sur une pente
Un autre moyen facile de « perdre du poids » instantanément est de placer une balance sur une pente plutôt qu'à plat sur le sol. Dessiner un diagramme du corps libre des forces sur la balance et comprendre comment fonctionne la balance révèle pourquoi cela est vrai.
Encore une fois, la balance fonctionne en enregistrant la force de gravité agissant sur elle vers le bas dans la balance. La force de gravité est toujours dirigée vers le centre de la Terre. Lorsque la balance est à plat sur le sol de la salle de bain, elle est directement vers le bas à 90 degrés.
Lorsque la balance est inclinée, par exemple assise sur une rampe à 20 degrés, la force de gravité estn'est plus perpendiculaire à l'échelle. Résoudre la force de gravité en ses composants révèle quela composante perpendiculaire,celui qui entre directement dans l'échelle et sert ainsi de source de lecture de l'échelle, estplus petit que la force de gravité totale. Ainsi, la balance affiche unplus petit nombrelorsqu'il est incliné qu'à plat sur le sol.
Pourquoi connaître la différence de masse vs. Le poids compte
Masse et poidsne sont pas interchangeable en physique! De nombreuses équations et concepts dépendent de la masse d'un objet ou de la masse de plusieurs objets. Le poids n'est qu'un concept utile dans les situations de physique newtonienne, comme l'analyse des forces dans les situations décrites ici.