La masse et le poids

La masse est une propriété fondamentale d'un objet physique, une mesure de son inertie (selon la deuxième loi du mouvement de Newton) et, en général, une mesure de la quantité de matière qui le constitue. La masse d'un objet est indépendante de sa position (elle est la même sur Terre, sur la lune ou dans l'espace lointain). L'unité SI de la masse est le kg. La force qui s'exerce sur un objet en raison de la gravitation F_G=mg est le poids, comme l'illustre l'image du haut sur la figure 1. Si l'accélération gravitationnelle et le poids sont connus, il est possible de déterminer la masse d'un objet.

Une balance ne mesure pas le poids d'un objet mais plutôt une force de même amplitude que la force normale qui agit sur l'objet et qui est fournie par la balance. Cette situation est représentée sur l'image du bas de la figure 1. Lorsque la force nette sur la pomme est nulle (la pomme n'accélère pas), la force normale (FN) a la même magnitude que le poids (FG) de la pomme. En d'autres termes : la balance pousse vers le haut avec une force dont la magnitude est égale au poids de la pomme. Cette force (indiquée par la flèche rouge dans le diagramme de corps libre de la balance) est effectivement mesurée par la balance et est égale au poids de la pomme en cas de force nette nulle.

Figure 1 : Le poids d'une pomme de masse m est donné par F_G=mg. La pomme sur une balance (représentée par le rectangle gris) et les deux diagrammes de corps libre correspondants (à droite). F_G=mg est le poids de la pomme, F_N (ou N) est la force normale, m_sg est le poids de la balance, et F_FS est la force normale que le sol exerce sur la balance.