La gravitation et le poids en 3ᵉ : cours, exercices et méthode pour le brevet

Deux corps s’attirent : l’interaction gravitationnelle

La gravitation est une interaction attractive qui existe entre tous les corps possédant une masse. Cela signifie que deux corps s’attirent mutuellement, même lorsqu’ils ne sont pas en contact. La Terre attire un objet vers son centre, mais l’objet attire aussi la Terre. Les deux forces ont la même valeur, la même direction et des sens opposés. Elles s’exercent sur deux objets différents : il ne faut donc jamais les confondre ni les additionner. L’attraction exercée par la Terre sur un objet est appelée son poids. La gravitation explique ainsi la chute d’un objet lâché près du sol, le mouvement de la Lune autour de la Terre ou encore le mouvement des planètes autour du Soleil. Une interaction gravitationnelle agit à distance : aucune corde, aucun aimant et aucun contact ne sont nécessaires. Son effet n’est pas toujours visible, car l’attraction entre deux petits objets usuels est beaucoup trop faible pour être observée facilement. En revanche, lorsqu’un des corps est très massif, comme la Terre, l’effet devient important. La force gravitationnelle entre deux corps augmente lorsque leurs masses augmentent. Elle diminue quand la distance entre leurs centres augmente. Cette précision est essentielle : en sciences, la distance utile pour étudier la gravitation se mesure entre les centres des deux corps. Près de la surface terrestre, la distance entre un objet et le centre de la Terre varie très peu à notre échelle. On peut alors considérer que l’intensité de la pesanteur est presque constante. Reste concentré sur les mots précis : la gravitation désigne l’interaction attractive ; le poids désigne une force particulière, celle que l’astre exerce sur l’objet.

Masse et poids : ne mélange jamais les deux

Le plan de jeu pour calculer un poids

• 1. Repère la masse. Cherche la valeur de m et vérifie son unité. La relation du poids s’utilise avec une masse en kilogrammes. Si la masse est donnée en grammes, convertis-la avant tout calcul : 1 000 g = 1 kg. Ainsi, 250 g correspondent à 0,250 kg. Ne pose pas une multiplication tant que cette conversion n’est pas faite.
• 2. Repère l’astre. L’intensité de la pesanteur dépend de l’astre. Sur Terre, on utilise souvent g = 9,8 N/kg, ou g ≈ 10 N/kg si l’énoncé demande un calcul approché. Sur la Lune, g ≈ 1,6 N/kg. Tu dois employer la valeur fournie dans l’énoncé lorsqu’elle est indiquée.
• 3. Écris la relation littérale. Pour un objet soumis à la pesanteur d’un astre, le poids se calcule avec P = m × g. Cette relation n’est valable que si m est une masse en kg et g une intensité de pesanteur en N/kg. P sera alors obtenu en N.
• 4. Remplace par les valeurs. Écris l’application numérique avec les unités : P = 2,5 × 9,8. Cette ligne permet au correcteur de suivre ton raisonnement. Elle évite aussi de confondre une masse avec une force.
• 5. Calcule puis rédige. Pour m = 2,5 kg sur Terre, P = 2,5 × 9,8 = 24,5 N. Termine par une phrase : « Le poids de l’objet sur Terre est de 24,5 N. » Une réponse sans unité est incomplète.
• 6. Vérifie la cohérence. Si la masse est positive et que g est positif, le poids doit être positif. Un objet de faible masse ne peut pas avoir un poids gigantesque dans les conditions habituelles de l’exercice. Fais cette vérification rapide avant la finale.

Une force se représente par un vecteur

Même masse, poids différents selon l’astre

La masse d’un objet ne change pas lorsqu’il passe de la Terre à la Lune ou à Mars : il contient la même quantité de matière. En revanche, son poids change parce que l’intensité de la pesanteur n’est pas identique sur tous les astres. Prenons un objet de masse 3,0 kg. Sur Terre, avec g = 9,8 N/kg, son poids vaut P = 3,0 × 9,8 = 29,4 N. Sur la Lune, avec g ≈ 1,6 N/kg, son poids vaut P = 3,0 × 1,6 = 4,8 N. L’objet est donc beaucoup moins fortement attiré sur la Lune, mais sa masse reste 3,0 kg. Dire qu’un objet « pèse 3 kg » est courant dans la vie quotidienne, mais ce n’est pas rigoureux en physique-chimie : 3 kg est une masse. Au brevet, écris « la masse est égale à 3 kg » ou « le poids est égal à 29,4 N », selon la grandeur demandée. Le mot « pesanteur » désigne l’attraction exercée par un astre sur les objets proches de sa surface. Son intensité, notée g, s’exprime en N/kg. Cette unité signifie qu’à un kilogramme de masse correspond une certaine valeur de poids. Sur Terre, un objet de masse 1 kg possède un poids de 9,8 N si l’on utilise g = 9,8 N/kg. Si l’énoncé demande de comparer deux poids pour une même masse, tu peux comparer directement les valeurs de g : l’astre dont g est la plus grande exerce le poids le plus grand. Toutefois, si les masses sont différentes, tu dois calculer les deux poids ou comparer les produits m × g. Rédige toujours la conclusion avec l’astre concerné, car un nombre en newtons seul ne raconte pas toute la situation.