Indications d'unebalance sur la Terre, la Lune et Mars.Une même masse pesée à l'aide d'unpeson sur la Terre, la Lune et Mars donne des poids différents.
LepoidsÉcouter est laforce de lapesanteur, d'originegravitationnelle et inertielle, exercée, par exemple, par la Terre sur uncorps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre[1]. Son unité dans leSystème international est lenewton. Il est égal à l'opposé de la résultante des autres forces appliquées aucentre de gravité du corps lorsque celui-ci est immobile dans leréférentiel terrestre. Cette force est principalement la résultante des efforts dus à la gravité et à la force d'inertie d'entraînement due à la rotation de la Terre sur elle-même. Elle s'applique aucentre de gravité du corps et sa direction définit laverticale qui passe approximativement par lecentre de la Terre. Le poids est une action à distance toujours proportionnelle à lamasse.
Le poids ne prend en compte que les forces de gravitation et d'inertie d'entraînement. Quand on prend également en compte d'autres forces telles que lapoussée d'Archimède, ou d'autres forces d'inertie (notamment laforce de Coriolis, ou celles qui apparaissent quand on se place dans un référentiel en mouvement par rapport au référentiel terrestre), on parle de « poids apparent ».
Selon unedéfinition plus "expérimentale", le poids est défini comme la force exercée par un corps sur le sol ou une balance[2]. Selon cette définition, en état dechute libre, le poids du corps est nul ou dans une fusée qui accélère à 1g, il est identique à celui sur Terre, en cohérence avec leprincipe d'équivalence.
Dans la langue courante, le poids (qui s'exprime ennewtons) est fréquemment confondu avec lamasse (qui s'exprime enkilogrammes).
Le termepoids désigne une grandeur de la même nature qu'une force ; le poids d'un corps est le produit de la masse de ce corps par l'accélération de lapesanteur ; en particulier, le poids normal d'un corps est le produit de la masse de ce corps par l'accélération normale de la pesanteur ;
Le poids d'un corps (demassem) est la force depesanteur exercée sur lui et qui s'oppose à laforce résultante de celles qui le maintiennent à l'équilibre dans leréférentiel terrestre (c’est-à-dire lié à l'objet solide Terre en rotation). Cette définition fait que sa détermination expérimentale est aisée, par exemple à l'aide d'unfil à plomb maintenu à l'équilibre : le poids est défini comme l'opposé de latension du fil et sa direction est celle du fil[4]. La direction du fil définit la verticale.
D'une manière générale, le poids est la somme de l'attraction universelle des autres masses et de la force d'inertie d'entraînement due au fait que le référentiel terrestre n'est pas unréférentiel galiléen. Quel que soit le corps, le rapport du poids () à sa masse (m) est identique et noté :
La notion de poids n'est pas uniquement terrestre et peut être étendue aux autres planètes. Par ailleurs, la rotation de la Terre provoque uneforce centrifuge qui contribue également au poids.
Le poids est uneforce, son intensité s'exprime donc ennewtons (N), ou éventuellement en décanewtons (daN) ou kilonewtons (kN). Dans le langage courant, on assimile le poids à lamasse et on l'exprime de manière erronée en kilogrammes. Si le poids d'un corps dépend de sa position sur la Terre (ou si on le considère à la surface d'une planète plus ou moins grosse), samasse n'en dépend pas.
Dans le Système international d'unités, la massem s'exprime en kilogrammes (symbole kg) alors que le poids qui est une force s'exprime ennewtons (symbole N), et l'accélérationg est indifféremment exprimée enN/kg ou enm/s2.
La non-distinction entre masse et poids dure jusqu'auXIXe siècle[3], et perdure dans le langage courant. Par exemple, la « masse corporelle » d'une personne est usuellement appelée son « poids ». Il en résulte une difficulté pédagogique, au moment où cette distinction est enseignée. L'adoption du Système international (SI) a permis grâce à la suppression de l'unitékilogramme-poids de résoudre partiellement cette difficulté, mais on utilise fréquemment le décanewton (daN) pour retrouver approximativement cette équivalence masse-poids sur Terre.
L'accélération de pesanteur g est l'objet d'étude de lagravimétrie. Elle n'est pas constante à la surface de la Terre, variant entre autres avec l'altitude mais aussi la latitude en diminuant du pôle (9,83 m/s2) à l'équateur (9,78 m/s2)[5], en raison de l'aplatissement de la Terre aux pôles[5] et de la force centrifuge perçue dans le référentiel terrestre due à la rotation de la Terre autour de son axe[5]. En France, on prend conventionnellement la valeur deg à Paris, soit environ :
La valeur de l'accélération de la pesanteurg connaît à la surface de la Terre des variations qui peuvent atteindre 0,5 % et qui sont très souvent négligées.
Lepoids apparent d'un objet est différent du poids de cet objet chaque fois que la force de gravité agissant sur l'objet n'est pas équilibrée par une force normale égale mais opposée; situation que l'on retrouve:
en cas de poussée d'Archimède non négligeable,
en cas d'étude dans un référentiel en mouvement accéléré ou en mouvement de rotation dans le référentiel terrestre et nécessitant la prise en compte, d'une force d'inertie d'entraînement supplémentaire ; c'est le cas par exemple d'une étude dans un référentiel lié au cockpit d'un avion ou à l'habitacle d'une voiture.
Lepoids apparent d'un objet correspond au poids indiqué par unpeson (dynamomètre) (ou tout autre instrument approprié à lamesure d'une force), quand ce poids n'est pas identique au poids « réel » de l'objet, défini comme la force due à lapesanteur terrestre[a].
Par exemple, si l'on pesait un objet sous l'eau, lapoussée d'Archimède ferait paraître l'objet plus léger et le poids mesuré serait inférieur au poids réel. Évidemment, dans la vie quotidienne, quand on pèse un objet, la poussée d'Archimède exercée par l'air ambiant est à toutes fins utiles négligeable.
Pesons un objet en le suspendant à undynamomètre. Il sera effectivement soumis à deux forces : son poids, orienté vers le bas[b], et la force exercée par le dynamomètre, orientée vers le haut. Quand l'objet n'accélère pas, les deux forces ont la même grandeur et le dynamomètre indique le poids réel de l'objet. Toutefois, si l'on effectue la mesure dans unascenseur pendant que celui-ci se met en mouvement vers le haut, la force exercée par le dynamomètre sera supérieure au poids (du moins aux yeux d'un observateur immobile situé à l'extérieur de l'ascenseur), conformément à ladeuxième loi du mouvement deNewton :
,
oùF est la force exercée par le dynamomètre,P le poids de l'objet eta l'accélération de l'ascenseur (et du dynamomètre).
Étant donné que le poids indiqué par le dynamomètre correspond à l'intensitéF de la force qu'exerce sur lui l'objet à peser[c] (cette force étant laréaction à la force que le dynamomètre exerce sur l'objet), ce poids « apparent » est supérieur au poids réel (, car).
Pour un observateur situé dans l'ascenseur, l'objet à peser apparaît évidemment immobile. En ce cas, pour expliquer que la force exercée par le dynamomètre est supérieure au poids réel de l'objet, on doit faire intervenir uneforce d'inertie orientée vers le bas.
La descente de poids permet d'actionner un mécanisme tel qu'unautomate ou unehorloge. Ce type de dispositif a été remplacé par unressort moteur, mais est toujours utilisé pour produire de l'électricité, comme dans le cas desbarrages hydroélectriques.
Lepoids, enmathématiques, est aussi la valeur que l'on attribue à un symbole en fonction de sa place dans un nombre.
exemple : 101 = 100 + 1. Le premier '1' a un poids de 100 (car en troisième position en partant de la droite), tandis que le second '1' à un poids unité (première position en partant de la droite). L'association des deux forme la valeur 101.
Lepoids est aussi le coefficient ou pondération affecté à un point dans un barycentre (en référence à la physique où le barycentre fait appel aux masses)
exemple: si G est lebarycentre du système {(A , 1)(B , 3)}, on dit que A est affecté du poids 1 et B du poids 3.
