Sciences · Physique
Masse et poids : la différence
La masse est la quantité de matière d’un objet, en kilogrammes, identique partout. Le poids est la force de gravité qui s’exerce sur lui, en newtons : P = m × g, qui varie selon l’astre.
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Dans la langue courante, on dit « je pèse 70 kilos » : c’est en réalité une masse. En physique, le poids est une force, qui se mesure en newtons. La confusion est sans conséquence sur Terre, car les deux grandeurs sont proportionnelles, mais elle devient flagrante dès qu’on quitte la planète : un astronaute garde la même masse sur la Lune, mais son poids y est environ six fois plus faible.
Les différences en un tableau
| Masse | Poids | |
|---|---|---|
| Nature | grandeur scalaire (un nombre) | force, donc vecteur (direction, sens, valeur) |
| Unité SI | kilogramme (kg) | newton (N) |
| Instrument | balance | dynamomètre |
| Dépend du lieu ? | non | oui (latitude, altitude, astre) |
| Direction | sans objet | verticale, vers le centre de l’astre |
| Dans l’espace lointain | inchangée | quasi nulle |
La formule du poids : P = m × g
Le poids d’un objet de masse m vaut :
P = m × g
- P en newtons (N) ;
- m en kilogrammes (kg) ;
- g, l'intensité de la pesanteur, en newtons par kilogramme (N/kg), unité équivalente au m/s².
Sur Terre, on retient g ≈ 9,81 N/kg (valeur conventionnelle : 9,806 65). Un objet de 1 kg pèse donc environ 9,8 N, et un newton correspond au poids d’une masse d’environ 102 g, à peu près celui d’une petite pomme.
Retrouver la masse à partir du poids
On inverse la formule : m = P / g. Un objet dont le poids mesuré au dynamomètre vaut 49 N a une masse de 49 / 9,81 ≈ 5 kg.
Le poids change selon l’astre
L’intensité de la pesanteur à la surface d’un astre dépend de sa masse et de son rayon (voir gravitation).
| Astre | g à la surface (N/kg) | Poids d’une personne de 70 kg |
|---|---|---|
| Lune | 1,62 | 113 N |
| Mars | 3,71 | 260 N |
| Vénus | 8,87 | 621 N |
| Terre | 9,81 | 687 N |
| Jupiter (niveau des nuages) | 24,8 | 1 736 N |
| Soleil (photosphère) | 274 | environ 19 200 N |
Même sur Terre, g n’est pas uniforme : il vaut environ 9,78 N/kg à l’équateur et 9,83 N/kg aux pôles, à cause de la rotation de la planète et de son léger aplatissement. Il diminue aussi avec l’altitude.
Comment mesure-t-on chacun ?
- La balance compare des masses. Une balance à plateaux équilibre l’objet avec des masses étalons : elle donnerait le même résultat sur la Lune. Une balance électronique, elle, mesure en réalité une force et la convertit en masse en supposant g terrestre ; emportée sur la Lune sans réglage, elle afficherait une valeur fausse.
- Le dynamomètre mesure directement une force grâce à l’allongement d’un ressort : il indique le poids en newtons.
Masse et inertie
La masse n’est pas seulement une « quantité de matière » : elle mesure aussi la résistance d’un corps à la mise en mouvement, son inertie. C’est elle qui figure dans la deuxième loi de Newton, F = m × a. En apesanteur, un camion ne pèse rien, mais il reste aussi difficile à mettre en mouvement que sur Terre : sa masse n’a pas changé.
Depuis le 20 mai 2019, le kilogramme est défini à partir d’une constante de la nature, la constante de Planck, et non plus par un cylindre de platine iridié conservé à Sèvres (voir unités du Système international).
L’apesanteur n’est pas l’absence de poids
À 400 km d’altitude, dans la Station spatiale internationale, l’intensité de la pesanteur vaut encore près de 90 % de sa valeur au sol. Si les astronautes flottent, c’est qu’ils sont en chute libre permanente avec la station autour de la Terre : tout tombe à la même vitesse, rien ne repose sur rien, d’où la sensation d’impesanteur.
Poids apparent
Dans l’eau, un objet semble plus léger : il subit, en plus de son poids, la poussée d’Archimède dirigée vers le haut. Son poids apparent est la différence entre les deux. De même, dans un ascenseur qui démarre vers le haut, une balance indique une valeur supérieure à la normale.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre masse et poids ?
La masse (en kg) mesure la quantité de matière et ne dépend pas du lieu ; le poids (en N) est la force exercée par la gravité sur cette masse et varie d’un astre à l’autre.
Combien pèse 1 kg en newtons ?
Sur Terre, environ 9,81 N. Sur la Lune, environ 1,62 N.
Pourquoi dit-on « peser 70 kilos » ?
Par habitude : sur Terre, poids et masse étant proportionnels, la langue courante emploie « peser » pour la masse. Le terme est admis dans l’usage, mais le physicien dira « avoir une masse de 70 kg ».
Notre masse change-t-elle sur la Lune ?
Non. Seul le poids change : environ six fois moins sur la Lune, où g vaut 1,62 N/kg.