le poids c'est la force avec laquelle la Terre attire les objets à sa surface. Chaque fois qu'un objet est lâché, il tombe au sol, il n'est pas capable de grimper par lui-même et il n'est pas non plus en apesanteur à mi-chemin, car la Terre l'attire..
Tous les objets s'attirent invariablement, même les plus petits, seule l'ampleur de la force avec laquelle ils le font est proportionnelle à la masse. Cela signifie que les objets de faible masse exercent peu de force sur les autres, mais les corps célestes comme la Terre sont capables d'exercer une très grande force..
La Terre maintient la Lune en orbite autour d'elle grâce à cette force d'attraction, appelée attraction gravitationnelle lorsqu'il s'agit d'objets éloignés de la surface de la terre, et poids quand les objets sont proches.
Il s'ensuit que la force de gravité n'exige pas que les objets soient nécessairement en contact les uns avec les autres pour agir: c'est pourquoi on dit qu'elle est une force d'action à distance..
Les objets continuent à avoir du poids même s'ils sont à une certaine hauteur au-dessus du sol et plus ils sont massifs, plus ce poids sera élevé..
Le grand scientifique anglais Isaac Newton a été le premier à donner une explication sur cette question, à travers la loi universelle de la gravitation qui porte son nom et qui depuis lors a permis de comprendre comment les objets avec la masse interagissent. Ceci est très important, car tout objet sur la planète a du poids.
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Le Système international d'unités SI a comme unité de poids le newton, nommé d'après Isaac Newton. C'est l'unité pour mesurer les forces de toutes sortes.
Le newton, en abrégé N, est défini comme la force nécessaire à un objet d'une masse de 1kg pour acquérir une accélération de 1m / sdeux. Outre le newton, il existe d'autres unités de force d'usage courant, par exemple les suivantes:
le kilogramme-force ou kilopond, en abrégé kg-f ou kp, bien que communément appelé kg sans plus, est la force que la Terre exerce sur un objet qui se trouve au niveau de la mer et à 45º de latitude nord. Il est nécessaire de préciser l'emplacement, car comme dit, le champ gravitationnel subit des variations avec la hauteur et la latitude.
Quand quelqu'un dit qu'il pèse 45 kg, ce qu'il veut vraiment dire, c'est que son poids est de 45 kg-f, car le kilogramme est l'unité réservée à la masse.
L'équivalence entre kg-f et N est: 1kg-f = 9,8 N
La livre-force, abrégé lb-f est aussi une unité de force qui est analogue à kg-f, car c'est la force que la Terre exerce sur un objet de 1 lb de masse. Et comme avec le kg-f, il n'y a pas de problème avec les valeurs lorsque vous êtes sur Terre, c'est-à-dire qu'un objet de masse l lb, pèse 1 lb-f.
L'équivalence en lb-f et N est: 1 lb-f ≡ 4,448222 N.
Le poids d'un objet est proportionnel à sa masse. Plus la masse est élevée, plus le poids est important.
La formule pour trouver la grandeur du poids P (ou aussi W, comme on l'indique parfois, par "Poids" en anglais) est très simple:
P = mg
Où m représente la masse de l'objet et g est la magnitude de l'accélération de la pesanteur (intensité du champ gravitationnel ou gravitationnel), approximativement constante et dont la valeur est prise égale à 9,81 m / sdeux pour les calculs les plus fréquents.
Le poids est un vecteur et les lettres en gras sont utilisées pour faire la distinction entre un vecteur et sa magnitude. De cette façon, quand on parle de P, on comprend que c'est la valeur numérique et quand on l'écrit P référence est faite au vecteur:
P = m ∙g
La g en caractères gras, le champ gravitationnel de la Terre, c'est-à-dire l'influence que la Terre exerce sur l'espace qui l'entoure, qu'il y ait ou non un autre corps qui le perçoive ou non. Tout objet avec une masse a son propre champ gravitationnel, qu'il soit petit ou grand.
L'intensité du champ gravitationnel terrestre g ce n'est pas tout à fait constant. Il a de petites variations qui surviennent principalement parce que la Terre n'est pas une sphère parfaite et également en raison des différences locales de hauteur et de densité. Mais pour la plupart des applications, la valeur 9,81 m / sdeux Il fonctionne très bien.
D'autres corps célestes ont leur propre champ gravitationnel caractéristique, donc l'accélération de la gravité diffère selon la planète ou le satellite. Le même objet aurait un poids différent dans chacun d'eux, donc le poids n'est pas une propriété caractéristique des choses, mais de la matière en général..
Le poids est un vecteur et a donc une ampleur, une direction et un sens. Au voisinage de la surface terrestre, le poids est un vecteur dans la direction verticale et la direction est toujours vers le bas.
Habituellement, la direction verticale est nommée comme axe Oui ou alors z, et la direction descendante reçoit un signe + ou - pour la distinguer de la direction ascendante. Le choix dépend de l'emplacement de l'origine. Dans l'image ci-dessous, l'origine a été choisie au point d'où la pomme tombe:
Le vecteur unitaire j, un vecteur de grandeur égale à 1, est utilisé pour marquer et distinguer la direction verticale. En termes de ce vecteur, le poids s'écrit comme ceci:
P = mg (- j)
Où le signe négatif est attribué à la direction descendante.
Ces trois concepts sont souvent confondus, mais en examinant les caractéristiques du poids, il est facile de le différencier de la masse et du volume..
Pour commencer, le poids dépend du champ gravitationnel où se trouve l'objet. Par exemple, sur Terre et sur la Lune, la même chose a un poids différent, bien que le nombre d'atomes qui la composent reste constant..
La masse est une quantité scalaire, liée au nombre d'atomes qui composent l'objet et est mise en évidence par la résistance de l'objet à modifier son mouvement, une propriété appelée inertie.
De son côté, le volume est la mesure de l'espace qu'occupe un objet, autre grandeur scalaire. Deux objets de même volume ne pèsent pas le même poids, par exemple un cube de fer pèse beaucoup plus qu'un cube de polystyrène de mêmes dimensions.
En résumé:
Il est à noter qu'en tant que grandeurs scalaires, ni la masse ni le volume n'ont de sens ou de sens, mais seulement une valeur numérique et une unité adéquate. Par contre, le poids, étant un vecteur, doit toujours être exprimé correctement en indiquant la grandeur, l'unité, la direction et le sens, comme dans la section précédente.
Tous les objets sur Terre ont un poids, vous pouvez même "peser" des objets qui ne sont pas sur Terre, comme d'autres planètes ou le Soleil, bien que par des moyens indirects, bien sûr.
Comme la gamme de poids est très large, la notation scientifique (en puissances de 10) est utilisée pour en exprimer certaines qui sont très grandes ou très petites:
-Le soleil: 1,989 × 1030 kg-f
-Jupiter: 1 898 × 1027 kg-f
-Un moustique: 2,0 × 10-5 N
-Bébés: 34,3 N
-Un enfant: 353 N
-Personne adulte: 65 kg-f
-Un éléphant adulte: 5,5 × 103 kg-f
-Baleine bleue: 1,0 × 106 N
Une caisse de 20 kg de masse repose sur une table.
a) Trouvez le poids de la boîte et la force normale que la table exerce dessus.
b) Une autre boîte de 10 kg est placée au-dessus de la première. Trouvez la normale que la table exerce sur la boîte de 20 kg et la normale que cela exerce sur la plus petite boîte.
Il est pratique de faire un diagramme du corps libre sur la boîte, qui consiste à dessiner les forces qui agissent dessus.
Dans cette situation, la plus petite boîte n'est pas encore sur le dessus, il n'y a donc que deux forces: la première est le poids. P qui est dessinée verticalement vers le bas, comme indiqué dans les sections précédentes, puis il y a la normale N, qui est la force perpendiculaire exercée par la table et empêche la caisse de tomber.
Étant donné que la boîte est en équilibre statique dans ces circonstances, il est raisonnable de conclure que la grandeur de la normale est la même que celle du poids, de sorte qu'elle puisse compenser, donc:
N = mg = 20,0 kg x 9,8 m / sdeux = 196 N; dirigé verticalement vers le haut.
De son côté, le poids est P = 196 N dirigé verticalement vers le bas.
Désormais, de nouveaux diagrammes de corps libres sont créés sur les deux objets. Pour la grande boîte, les choses changent un peu, car la petite boîte exerce une force dessus.
Les forces sont les suivantes: N Oui P sont respectivement la normale exercée par la table et le poids sur la boîte de 20,0 kg, qui n'a pas changé. Et la nouvelle force exercée par la petite boîte est N1, la normale due au contact avec la face supérieure de la grande boîte.
Quant à la petite boite, elle reçoit le normal Ndeux, exercé par la face supérieure de la grande boîte et bien sûr son poids Pdeux. Puisque les boîtes sont en équilibre statique:
Ndeux - Pdeux = 0
N - N1 - P = 0
De la première équation, nous avons que Ndeux = Pdeux = 10 kg x 9,8 m / sdeux = 98 N. Par loi d'action et de réaction, la grandeur de la force que la petite boîte reçoit est la même qu'elle exerce sur la grande boîte, alors:
Ndeux = N1 = 98 N
À partir de la deuxième équation, le N normal exercé par la table sur la grande boîte est effacé, qui à son tour a la petite boîte sur le dessus:
N = N1 + P = 98 N + 196 N = 294 N
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