PHYSIQUE-CHIMIE · 4ᵉ

Poids et masse — exercices corrigés

62 exercices pour t'entraîner sur Poids et masse en 4ᵉ, du QCM à la démonstration. 20 corrigés en détail ci-dessous. Revoir le cours.

Découvrir20 exercices

01Découvrir

Que mesure la masse d'un objet ?

  • A

    La force avec laquelle la Terre l'attire

  • B

    La quantité de matière qu'il contient

  • C

    Sa température

  • D

    Sa vitesse de chute

Correction
Réponse.

B

La masse mesure la quantité de matière contenue dans un objet. Elle se note m et s'exprime en kilogrammes.

Si tu as répondu A, tu décris le poids, qui est la force d'attraction de la Terre — une grandeur différente, exprimée en newtons. Retiens dès maintenant : masse = quantité de matière (kg), poids = force (N).

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02Découvrir

Quelle est l'unité officielle de la masse dans le Système international ?

  • A

    Le newton (N)

  • B

    Le kilogramme (kg)

  • C

    Le mètre (m)

  • D

    Le N/kg

Correction
Réponse.

B

La masse s'exprime en kilogrammes (kg), son unité officielle.

Si tu as répondu A, tu as choisi l'unité du poids, qui est une force. Le newton mesure les forces, pas la quantité de matière. Le N/kg (réponse D) est l'unité de l'intensité de la pesanteur g.

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03Découvrir

Avec quel instrument mesure-t-on la masse d'un objet ?

  • A

    Le dynamomètre

  • B

    Le thermomètre

  • C

    La balance

  • D

    Le chronomètre

Correction
Réponse.

C

La masse se mesure avec une balance, comme celle du souk ou de la salle de bain, et le résultat s'exprime en kilogrammes.

Si tu as répondu A, tu as choisi l'instrument du poids : le dynamomètre mesure une force, en newtons. Deux grandeurs, deux instruments — ne les mélange pas.

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04Découvrir

La masse d'un objet reste la même qu'il soit sur Terre, sur la Lune ou dans l'espace.

  • A

    Vrai

  • B

    Faux

Correction
Réponse.

A

C'est vrai. La masse est une grandeur invariable : elle ne dépend que de la quantité de matière de l'objet, pas de l'endroit où il se trouve. Un sac de 5 kg reste un sac de 5 kg partout dans l'Univers.

Ne confonds pas avec le poids, lui, qui change d'un astre à l'autre. C'est précisément la distinction au cœur du chapitre.

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05Découvrir

Qu'est-ce que le poids d'un objet ?

  • A

    La quantité de matière qu'il contient

  • B

    Sa hauteur de chute

  • C

    La force d'attraction gravitationnelle exercée par un astre sur lui

  • D

    Le volume qu'il occupe

Correction
Réponse.

C

Le poids est la force d'attraction gravitationnelle exercée par un astre (le plus souvent la Terre) sur l'objet. C'est une force, donc il s'exprime en newtons.

Si tu as répondu A, tu décris la masse, la quantité de matière en kilogrammes. Le poids, lui, est une action exercée sur l'objet par un astre.

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06Découvrir

Dans quelle unité exprime-t-on le poids d'un objet ?

  • A

    Le kilogramme (kg)

  • B

    Le newton (N)

  • C

    Le gramme (g)

  • D

    La tonne (t)

Correction
Réponse.

B

Le poids est une force : il s'exprime donc en newtons (N), comme toutes les forces vues au chapitre précédent.

Si tu as répondu A, tu as donné l'unité de la masse. C'est le piège central du chapitre : un poids ne se mesure jamais en kilogrammes. Force en newtons, matière en kilogrammes.

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07Découvrir

Quel instrument permet de mesurer le poids d'un objet ?

  • A

    La balance

  • B

    Le dynamomètre

  • C

    Le baromètre

  • D

    Le réglet

Correction
Réponse.

B

Le poids est une force ; on le mesure donc avec le dynamomètre, l'instrument des forces (un ressort gradué en newtons), déjà rencontré au chapitre sur les interactions et les forces.

Si tu as répondu A, tu as choisi l'instrument de la masse. La balance donne une masse en kg, le dynamomètre un poids en N.

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08Découvrir

Le poids d'un objet est une force.

  • A

    Vrai

  • B

    Faux

Correction
Réponse.

A

C'est vrai. Le poids est la force d'attraction gravitationnelle exercée par la Terre (ou un autre astre) sur l'objet. Étant une force, il possède les quatre caractéristiques d'une force et se mesure en newtons.

C'est justement parce que le poids est une force qu'il s'exprime en N et non en kg.

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09Découvrir

Quelle est la direction du vecteur poids d'un objet ?

  • A

    Horizontale

  • B

    Verticale

  • C

    Inclinée à 45°

  • D

    Variable selon la forme de l'objet

Correction
Réponse.

B

La direction du poids est verticale : c'est celle qu'indique un fil à plomb. C'est l'une des quatre caractéristiques constantes du poids.

Si tu as répondu A, tu confonds direction et... rien de cohérent : le poids tire toujours vers le bas, donc verticalement. Sa direction ne dépend ni de la forme ni de l'orientation de l'objet.

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10Découvrir

Quel est le sens du vecteur poids d'un objet sur Terre ?

  • A

    Vers le haut

  • B

    Vers le bas, vers le centre de la Terre

  • C

    Vers l'avant

  • D

    Vers le Soleil

Correction
Réponse.

B

Le sens du poids est vers le bas, c'est-à-dire vers le centre de la Terre. C'est pour cela qu'un objet lâché tombe toujours vers le sol.

Si tu as répondu A, souviens-toi qu'aucun objet ne « tombe vers le haut » : le poids attire systématiquement vers le bas.

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11Découvrir

En quel point s'applique le poids d'un objet ?

  • A

    Au point le plus haut de l'objet

  • B

    Au centre de gravité de l'objet

  • C

    Au point de contact avec le sol

  • D

    À n'importe quel coin de l'objet

Correction
Réponse.

B

Le point d'application du poids est le centre de gravité de l'objet : le point unique où l'on considère que toute la masse est concentrée. C'est aussi le point d'équilibre de l'objet.

Si tu as répondu C, attention : même un objet qui ne touche aucun sol (un ballon en vol) a un poids, appliqué à son centre de gravité.

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12Découvrir

Quelle relation lie le poids P, la masse m et l'intensité de la pesanteur g ?

  • A

    P=m+g

  • B

    P=mg

  • C

    P=m×g

  • D

    P=mg

Correction
Réponse.

C

La relation est P=m×g : le poids est le produit de la masse par l'intensité de la pesanteur. Poids et masse sont donc proportionnels.

Si tu as répondu B, tu as inversé : m=Pg sert à retrouver la masse à partir du poids, mais la relation de base multiplie m par g.

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13Découvrir

Un objet a une masse m=2 kg. On prend g=10 N/kg sur Terre. Quel est son poids P, en newtons ?

Correction
Réponse.

20 N

On applique P=m×g=2×10=20 N.

Si tu as répondu 2, tu as confondu masse et poids : la masse est 2 kg, mais le poids correspondant est 20 N. Pour passer de l'une à l'autre, multiplie par g.

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14Découvrir

Sur Terre, l'intensité de la pesanteur vaut g=9,8 N/kg. Quel est le poids P d'un objet de masse m=10 kg, en newtons ?

Correction
Réponse.

98 N

On applique P=m×g=10×9,8=98 N.

Si tu as répondu 100, tu as utilisé g=10 N/kg au lieu de la valeur 9,8 N/kg imposée par l'énoncé. Lis toujours quelle valeur de g utiliser : 9,8 et 10 donnent des résultats proches mais différents.

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15Découvrir

Un objet a une masse m=5 kg. On prend g=10 N/kg sur Terre. Quel est son poids P, en newtons ?

Correction
Réponse.

50 N

On applique directement P=m×g=5×10=50 N.

Si tu as répondu 5, tu as oublié de multiplier par g : la masse (5 kg) et le poids (50 N) sont deux grandeurs distinctes, avec des unités différentes. Pour passer de la masse au poids, on multiplie par g.

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16Découvrir

Le dynamomètre indique un poids P=30 N pour une pierre. On prend g=10 N/kg. Quelle est la masse m de la pierre, en kilogrammes ?

Correction
Réponse.

3 kg

Pour retrouver la masse à partir du poids, on divise par g : m=Pg=3010=3 kg.

Si tu as répondu 300, tu as multiplié au lieu de diviser. Vérifie l'ordre de grandeur : sur Terre, la masse en kg est toujours bien plus petite que le poids en N (facteur 10).

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17Découvrir

Amine achète un sac de farine de masse m=2,5 kg. Combien cela fait-il en grammes ?

Correction
Réponse.

2500 g

On passe de kilogrammes à grammes en multipliant par 1000 : 2,5×1000=2500 g.

Si tu as répondu 0,0025, tu as divisé au lieu de multiplier : il y a plus de grammes que de kilogrammes, car le gramme est une unité plus petite. 1 kg =1000 g.

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18Découvrir

La balance de la salle de bain mesure en réalité une masse, même si on l'appelle un « pèse-personne ».

  • A

    Vrai

  • B

    Faux

Correction
Réponse.

A

C'est vrai. La balance affiche un résultat en kilogrammes, donc une masse, même si le langage courant parle de « peser » et de « poids ».

Le poids, lui, se mesurerait en newtons avec un dynamomètre. C'est le grand piège de vocabulaire du chapitre : « se peser » sur une balance donne une masse, pas un poids.

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19Découvrir

Le poids d'un objet est plus faible sur la Lune que sur la Terre.

  • A

    Vrai

  • B

    Faux

Correction
Réponse.

A

C'est vrai. Sur la Lune, l'intensité de la pesanteur vaut gLune1,6 N/kg, soit environ six fois moins que sur Terre. Comme P=m×g, le poids y est donc environ six fois plus faible.

Attention : c'est le poids qui diminue, pas la masse. La masse, elle, reste identique sur la Lune.

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20Découvrir

Karim affirme : « Je pèse 60 kg. » Explique pourquoi cette phrase est incorrecte sur le plan physique, et donne la formulation rigoureuse.

Correction
Réponse.

Le kilogramme est l'unité de masse, pas de poids. En disant « je pèse 60 kg », Karim donne en réalité sa masse. La formulation rigoureuse est : « Ma masse est de 60 kg. » Son poids, lui, est une force qui s'exprime en newtons : avec g=9,8 N/kg, il vaut P=m×g=60×9,8=588 N.

C'est le piège de vocabulaire numéro un du chapitre : le verbe « peser » du langage courant entretient la confusion entre masse (kg) et poids (N).

Mémo : si l'unité est le kilogramme, c'est une masse ; si c'est le newton, c'est un poids. Karim peut dire « ma masse est de 60 kg » ou « mon poids est de 588 N », mais jamais « je pèse 60 kg » au sens strict.

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Comprendre22 exercices

08Comprendre

Parmi ces descriptions du vecteur poids d'une boîte posée sur une table à Rabat, laquelle est correcte ?

  • A

    Point d'application au sommet de la boîte, direction horizontale, sens vers le haut

  • B

    Point d'application au centre de gravité, direction verticale, sens vers le bas

  • C

    Point d'application au centre de gravité, direction horizontale, sens vers la table

  • D

    Point d'application au coin de la boîte, direction verticale, sens vers le haut

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Approfondir20 exercices

16Approfondir

Yasmine veut représenter le poids d'une orange posée sur une table. Parmi les descriptions suivantes des caractéristiques du poids, laquelle est entièrement correcte ?

  • A

    Point d'application au centre de gravité ; direction verticale ; sens vers le bas ; valeur en newtons.

  • B

    Point d'application au centre de gravité ; direction horizontale ; sens vers le bas ; valeur en kilogrammes.

  • C

    Point d'application sur la table ; direction verticale ; sens vers le haut ; valeur en newtons.

  • D

    Point d'application au centre de gravité ; direction verticale ; sens vers le haut ; valeur en newtons.

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