3e prépa-métiers | Physique-Chimie | Mouvement et interactions | ⏱ 40 min
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
Lors des dernières missions Apollo (1971 et 1972), des astronautes ont marché sur la Lune.
Pour sortir, chaque astronaute portait une combinaison et un sac à dos de survie (il donne l'air à respirer).
D'après la NASA, la combinaison a une masse d'environ 35 kg et le sac à dos d'environ 61 kg.
Yanis : « Sur la Lune, tout est plus léger. La combinaison ne fait plus le même nombre de kilos. »
Inès : « Je ne crois pas. C'est la même combinaison, avec la même matière. C'est autre chose qui change. »
Avant de chercher, donne ton avis. Il n'y a pas de mauvaise réponse.
Qui a raison, selon toi : Yanis ou Inès ?
Chacun peut avoir un avis différent. Pour savoir qui a raison, on ne devine pas : on regarde des mesures. C'est le but des questions suivantes.
Calcule la masse totale que l'astronaute porte : la combinaison plus le sac à dos.
35 + 61 = 96 kg.
C'est plus que la masse d'un adulte ! Sur la Terre, il serait très difficile de marcher longtemps avec cela sur le dos.
Au laboratoire, on utilise une masse marquée : un bloc de métal sur lequel est écrit « 1 kg ».
a) Lis l'écran de la balance. Quelle valeur affiche-t-elle ?
b) Lis le dynamomètre. Quelle valeur indique-t-il ?
a) La balance affiche 1,00 kg.
b) L'index est un peu au-dessus de la graduation 10 : le dynamomètre indique 9,8 N.
On a mesuré le même objet. Pourtant, les deux appareils ne donnent pas la même unité.
La masse dit combien il y a de matière dans l'objet. Elle se mesure en kilogrammes (kg).
Le poids est la force avec laquelle la Terre attire l'objet vers le bas, sans le toucher. Comme toute force, il se mesure en newtons (N).
Complète le tableau avec les mots : balance – dynamomètre – kg – N.
| La masse | Le poids | |
|---|---|---|
| Unité | ||
| Appareil de mesure |
Aide : regarde l'unité affichée par chaque appareil dans le document 1.
| La masse | Le poids | |
|---|---|---|
| Unité | kg | N |
| Appareil de mesure | balance | dynamomètre |
La masse marquée a une masse de 1 kg. Sur la Terre, son poids vaut 9,8 N.
Sur la Terre, on accroche d'autres masses marquées à un grand dynamomètre. Voici ce qu'il indique.
| Masse m | 1 kg | 2 kg | 5 kg |
|---|---|---|---|
| Poids P (lu au dynamomètre) | 9,8 N | 19,6 N | 49 N |
Pour chaque masse, on divise le poids par la masse : P ÷ m.
Complète la dernière ligne. Utilise la calculatrice.
| Calcul | 9,8 ÷ 1 | 19,6 ÷ 2 | 49 ÷ 5 |
|---|---|---|---|
| Résultat |
| Calcul | 9,8 ÷ 1 | 19,6 ÷ 2 | 49 ÷ 5 |
|---|---|---|---|
| Résultat | 9,8 | 9,8 | 9,8 |
a) Que remarques-tu pour les trois résultats de la question 5 ?
b) Complète : sur la Terre, 1 kg est attiré avec une force de N.
a) On trouve toujours le même nombre : 9,8.
b) Sur la Terre, 1 kg est attiré avec une force de 9,8 N. Donc 2 kg sont attirés avec 2 fois plus (19,6 N), et 5 kg avec 5 fois plus (49 N).
Le nombre 9,8 trouvé à la question 5 s'appelle l'intensité de la pesanteur. On la note g. Son unité est le newton par kilogramme (N/kg).
Pour trouver le poids, on multiplie la masse par g :
P = m × g
avec P en newtons (N), m en kilogrammes (kg) et g en N/kg. Sur la Terre, g = 9,8 N/kg.
La combinaison et le sac à dos ont une masse m = 96 kg (question 2).
Calcule leur poids sur la Terre. P =
Aide : à la calculatrice, tape 96 × 9,8.
P = m × g = 96 × 9,8 = 940,8 N, soit environ 941 N.
| Astre | Intensité de la pesanteur g |
|---|---|
| Terre | 9,8 N/kg |
| Lune | 1,6 N/kg |
| Mars | 3,7 N/kg |
Source : NASA, Planetary Fact Sheet (fiches des planètes et de la Lune, valeurs de la gravité à la surface).
a) Sur la Lune, la combinaison et le sac à dos contiennent-ils la même matière que sur la Terre ?
b) Alors, quelle est leur masse sur la Lune ?
a) Oui : ce sont les mêmes objets. Rien n'a été enlevé ni ajouté pendant le voyage.
b) La masse dit combien il y a de matière. La matière ne change pas, donc la masse ne change pas : 96 kg, comme sur la Terre.
Sur la Lune, g = 1,6 N/kg (document 5).
Calcule le poids de la combinaison et du sac à dos sur la Lune. P =
Aide : même formule qu'à la question 7, P = m × g, mais avec le g de la Lune.
P = m × g = 96 × 1,6 = 153,6 N, soit environ 154 N.
Sur la Terre, le poids vaut 940,8 N (question 7). Sur la Lune, il vaut 153,6 N (question 9).
Calcule 940,8 ÷ 153,6. Arrondis à l'unité.
Ce nombre dit combien de fois le poids est plus petit sur la Lune.
940,8 ÷ 153,6 ≈ 6,1, soit environ 6.
Sur la Lune, le poids est environ 6 fois plus petit que sur la Terre. Ce que l'astronaute sent sur son dos, c'est le poids : c'est pour cela qu'il pouvait marcher avec cet équipement.
Relis la situation. Qui avait raison : Yanis ou Inès ? Explique en une phrase.
Inès avait raison. Sur la Lune, la masse ne change pas : elle reste 96 kg. C'est le poids qui change : environ 941 N sur la Terre, mais environ 154 N sur la Lune.
Yanis confond masse et poids : un nombre de kilos est une masse, pas un poids.
Un jour, des astronautes iront peut-être sur Mars. Utilise le document 5.
Calcule le poids sur Mars d'un équipement de 96 kg. P =
Sur Mars, g = 3,7 N/kg. P = m × g = 96 × 3,7 = 355,2 N, soit environ 355 N.
C'est plus que sur la Lune (154 N), mais moins que sur la Terre (941 N). La masse, elle, reste 96 kg.
Complète avec les mots : masse – poids – kg – N – balance – dynamomètre – P = m × g.
Réponse à la problématique : sur la Lune, la masse de la combinaison et du sac à dos ne change pas (96 kg). C'est leur poids qui change : il est environ 6 fois plus petit que sur la Terre (environ 154 N au lieu de 941 N).
Sources : NASA, « Innovative Offloading of Astronauts for More Effective Exploration » (nasa.gov) : la combinaison A7L-B des dernières missions Apollo avait une masse de 77 livres, et son sac à dos de survie (PLSS) de 135 livres, soit environ 35 kg et 61 kg ; NASA, Planetary Fact Sheet (gravité à la surface de la Terre, de la Lune et de Mars).
📚 Après cette activité, le cours reprend ces idées : leçon du chapitre 8, sections 5 (masse et poids) et 6 (calculer un poids : P = m × g).