Chapitre 8 – Forces, poids et masse – Exercices

3e prépa-métiers | Physique-Chimie | Mouvement et interactions

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

🎯 Objectifs du chapitre cliquer pour développer

C1 – Distinguer une action de contact et une action à distance ; construire un diagramme objet-interaction simple.
C2 – Décrire une force : point d'application, direction, sens, valeur en newtons.
C3 – Représenter une force par une flèche à l'échelle (et lire une flèche).
C4 – Distinguer masse et poids (grandeur, unité, appareil de mesure).
C5 – Calculer un poids avec P = m × g (ou une masse à partir du poids), sur Terre et sur la Lune.

Rappels essentiels :

Action de contact : les objets se touchent. Action à distance : ils ne se touchent pas (la Terre, un aimant).
Diagramme objet-interaction : l'objet étudié au centre ; trait plein = contact ; pointillés = à distance. La Terre agit toujours.
Une force a un point d'application, une direction, un sens et une valeur en newtons (N). On la mesure avec un dynamomètre.
Flèche à l'échelle : elle part du point d'application. Longueur = valeur ÷ échelle ; valeur = longueur × échelle.
Masse : m, en kg, balance, la même partout. Poids : P, en N, dynamomètre, change selon l'astre.
P = m × g et m = P / g. Terre : g = 9,8 N/kg ; Lune : g = 1,6 N/kg.

Commence par le niveau socle, puis avance à ton rythme. Le code (C1, C2…) indique la capacité travaillée. La calculatrice est autorisée.

Niveau socle — je m'entraîne pas à pas

Exercice 1 Contact ou à distance ? (C1) Socle

Pour chaque action, écris contact ou à distance. Le premier est fait pour toi.

Aide : les deux objets se touchent → contact. Ils ne se touchent pas → à distance.

Action	Contact ou à distance ?
Exemple : une main pousse un chariot.	contact
1. Un aimant attire un trombone sans le toucher.
2. Le pied d'un joueur frappe le ballon.
3. La Terre attire une pomme qui tombe de l'arbre.
4. Le câble d'une grue tient une palette.
5. Le sol soutient une voiture garée.
6. Un aimant fait rouler une bille d'acier sans la toucher.

1. L'aimant ne touche pas le trombone : à distance.

2. Le pied touche le ballon : contact.

3. La Terre ne touche pas la pomme qui tombe : à distance.

4. Le câble touche la palette (par le crochet) : contact.

5. Les roues touchent le sol : contact.

6. L'aimant ne touche pas la bille : à distance.

Exercice 2 La lampe suspendue (C1) Socle

Une lampe pend au plafond, accrochée à un fil. Elle ne bouge pas. On étudie la lampe.

À gauche, la situation. À droite, le diagramme objet-interaction de la lampe, à compléter.

Aide : trait plein = contact. Pointillés = à distance. N'oublie pas la Terre.

1. Quel objet touche la lampe ?

2. Quel objet attire la lampe à distance ?

3. Complète le diagramme : écris le bon nom dans chaque cadre « ? ».

4. Combien d'actions s'exercent sur la lampe ?

1. Le fil touche la lampe : action de contact.

2. La Terre attire la lampe : action à distance.

3. Cadre du haut (trait plein) : fil. Cadre du bas (pointillés) : Terre.

4. Il y a 2 actions : celle du fil et celle de la Terre. Le plafond ne touche pas la lampe : il n'est pas dans le diagramme.

Exercice 3 Direction ou sens ? (C2) Socle

1. Range chaque mot dans la bonne colonne : direction ou sens. Le premier est fait pour toi.

verticale · vers le haut · horizontale · vers la gauche · vers le bas · penchée · vers la droite

Aide : la direction est une ligne (verticale, horizontale, penchée). Le sens dit vers où on va sur cette ligne (« vers le… »).

Direction	Sens
verticale

2. Le poids d'un objet est toujours : direction ; sens .

1. Direction : verticale, horizontale, penchée.
Sens : vers le haut, vers la gauche, vers le bas, vers la droite.

2. Le poids : direction verticale ; sens vers le bas.

Exercice 4 Lire un dynamomètre (C2) Socle

Trois objets sont accrochés à trois dynamomètres identiques. Chaque dynamomètre est gradué de 0 à 5 N.

Trois dynamomètres. Le trait rouge est l'index.

Aide : je lis le nombre en face du trait rouge. Un petit trait est au milieu entre deux nombres : il vaut un demi-newton (0,5 N).

1. Que mesure un dynamomètre ?

2. Valeur indiquée par A : N

3. Valeur indiquée par B : N

4. Valeur indiquée par C : N

5. Quel objet tire le plus fort sur son dynamomètre ?

1. Un dynamomètre mesure la valeur d'une force, en newtons (N). Ici, il mesure le poids de l'objet accroché.

2. A : 2 N.

3. B : 4 N.

4. C : l'index est au milieu entre 3 et 4 : 3,5 N.

5. L'objet B (4 N) : son ressort est le plus allongé.

Exercice 5 Les quatre caractéristiques (C2) Socle

Deux forces sont dessinées. Le point noir est le point d'application.

A : la force d'une main sur le chariot. B : le poids d'une pomme.

Aide : point d'application = où part la flèche. Direction = verticale ou horizontale. Sens = vers où pointe la flèche. Valeur = le nombre avec N.

1. Complète le tableau. Une case est faite pour toi.

	Point d'application	Direction	Sens	Valeur
A. Force sur le chariot	la poignée
B. Poids de la pomme

	Point d'application	Direction	Sens	Valeur
A. Force sur le chariot	la poignée	horizontale	vers la gauche	50 N
B. Poids de la pomme	le centre de la pomme	verticale	vers le bas	2 N

Le poids est une action à distance : il part du centre de l'objet.

Exercice 6 Quelle longueur pour la flèche ? (C3) Socle

Calcule la longueur de chaque flèche. Le premier est fait pour toi.

Aide : longueur (cm) = valeur (N) ÷ échelle (N pour 1 cm). Exemple : « 1 cm ↔ 5 N » → je divise par 5.

Valeur de la force	Échelle	Calcul	Longueur de la flèche
Exemple : 6 N	1 cm ↔ 2 N	6 ÷ 2 = 3	3 cm
1. 10 N	1 cm ↔ 5 N	10 ÷ 5 =
2. 40 N	1 cm ↔ 10 N
3. 300 N	1 cm ↔ 100 N
4. 1 500 N	1 cm ↔ 500 N
5. 25 N	1 cm ↔ 5 N

1. 10 ÷ 5 = 2 → 2 cm.

2. 40 ÷ 10 = 4 → 4 cm.

3. 300 ÷ 100 = 3 → 3 cm.

4. 1 500 ÷ 500 = 3 → 3 cm.

5. 25 ÷ 5 = 5 → 5 cm.

Lignes 3 et 4 : même longueur (3 cm), mais pas la même force. Il faut toujours lire l'échelle.

Exercice 7 Lire des flèches sur un quadrillage (C3) Socle

Trois forces A, B et C sont dessinées sur un quadrillage. Échelle : 1 cm ↔ 10 N.

Trois forces dessinées à l'échelle 1 cm ↔ 10 N.

Aide : je compte les carreaux du point noir jusqu'à la pointe. Puis valeur = longueur × 10.

Flèche	Nombre de carreaux	Valeur de la force	Direction	Sens
A
B
C

Flèche	Nombre de carreaux	Valeur de la force	Direction	Sens
A	3	3 × 10 = 30 N	horizontale	vers la droite
B	4	4 × 10 = 40 N	verticale	vers le bas
C	2	2 × 10 = 20 N	verticale	vers le haut

La flèche la plus longue (B) représente la force la plus grande.

Exercice 8 Masse ou poids ? (C4) Socle

Pour chaque valeur, écris masse ou poids, puis l'appareil qui la mesure. Le premier est fait pour toi.

Aide : je regarde l'unité. En kg ou en g → masse, avec une balance. En N → poids, avec un dynamomètre.

Valeur	Masse ou poids ?	Appareil de mesure
Exemple : 2 kg	masse	balance
1. 20 N
2. 500 g
3. 750 N
4. 80 kg
5. 1,6 N

1. 20 N : unité N → poids, dynamomètre.

2. 500 g : unité g → masse, balance.

3. 750 N : unité N → poids, dynamomètre.

4. 80 kg : unité kg → masse, balance.

5. 1,6 N : unité N → poids, dynamomètre.

Exercice 9 Vrai ou faux ? (C4) Socle

Écris vrai ou faux pour chaque phrase.

Aide : masse : m, en kg, balance, la même partout. Poids : P, en N, dynamomètre, change selon l'astre.

Phrase	Vrai ou faux ?
1. Une balance mesure la masse.
2. Le poids s'exprime en kilogrammes.
3. Sur la Lune, la masse d'un objet ne change pas.
4. Sur la Lune, le poids d'un objet ne change pas.
5. Dans un dynamomètre, il y a un ressort.
6. Le poids est une force.

1. Vrai.

2. Faux : le poids s'exprime en newtons (N). Les kilogrammes, c'est pour la masse.

3. Vrai : la masse est la même partout.

4. Faux : sur la Lune, le poids est plus petit que sur la Terre.

5. Vrai : plus la force est grande, plus le ressort s'allonge.

6. Vrai : c'est l'attraction de l'astre sur l'objet, à distance.

Exercice 10 Calculer un poids pas à pas (C5) Socle

Un pack d'eau a une masse de 5 kg. On cherche son poids sur la Terre.

Aide : la formule est P = m × g. Sur la Terre, g = 9,8 N/kg. Le poids est en N.

1. J'écris la masse : m = kg

2. J'écris g sur la Terre : g = N/kg

3. Je remplace : P = ×

4. Je calcule et j'écris l'unité : P =

À toi, avec les mêmes étapes :

5. Le poids sur la Terre d'un seau de sable de 10 kg.

6. Le poids sur la Terre d'une boîte de vis de 2 kg.

1. m = 5 kg.

2. g = 9,8 N/kg.

3. P = 5 × 9,8.

4. P = 49 N.

5. P = m × g = 10 × 9,8 = 98 N.

6. P = m × g = 2 × 9,8 = 19,6 N.

Exercice 11 Une série de poids sur la Terre (C5) Socle

Calcule le poids de chaque objet sur la Terre avec P = m × g et g = 9,8 N/kg. Le premier est fait pour toi.

Objet	Masse m	Calcul P = m × 9,8	Poids avec l'unité
Exemple : un paquet de farine	1 kg	1 × 9,8 = 9,8	9,8 N
1. Une bouteille d'eau pleine	1,5 kg
2. Un cartable	6 kg
3. Un haltère de musculation	20 kg
4. Un ballon de football	0,45 kg

Ligne 4 : un ballon de football réglementaire a une masse comprise entre 410 g et 450 g (source : IFAB, Lois du jeu, loi 2 « Le ballon »).

Aide : pour vérifier, le poids en N vaut environ 10 fois la masse en kg.

1. 1,5 × 9,8 = 14,7 N.

2. 6 × 9,8 = 58,8 N.

3. 20 × 9,8 = 196 N.

4. 0,45 × 9,8 = 4,41, soit environ 4,4 N.

Vérification : 14,7 est proche de 15 (10 × 1,5) ; 196 est proche de 200 (10 × 20). Les résultats sont cohérents.

Exercice 12 Une série de poids sur la Lune (C5) Socle

Sur la Lune, g = 1,6 N/kg. Calcule le poids de chaque objet sur la Lune. Le premier est fait pour toi.

Objet	Masse m	Calcul P = m × 1,6	Poids sur la Lune
Exemple : une caisse d'outils	10 kg	10 × 1,6 = 16	16 N
1. Un appareil photo	0,5 kg
2. Une pelle	2 kg
3. Un sac de roches lunaires	5 kg
4. Une astronaute	60 kg

5. La masse de l'astronaute est-elle aussi de 60 kg sur la Terre ?

1. 0,5 × 1,6 = 0,8 N.

2. 2 × 1,6 = 3,2 N.

3. 5 × 1,6 = 8 N.

4. 60 × 1,6 = 96 N.

5. Oui : la masse est la même partout. Sur la Lune, l'astronaute a toujours une masse de 60 kg ; seul son poids change.

Niveau standard — j'applique dans des situations

Exercice 13 Le trombone, le fil et l'aimant (C1) Standard

Un trombone pend au bout d'un fil. On approche un aimant. Le trombone est attiré, le fil penche, mais l'aimant ne touche pas le trombone. On étudie le trombone.

Le trombone est attiré par l'aimant sans le toucher.

1. Fais la liste des objets qui agissent sur le trombone.

2. Pour chacun, dis si l'action est de contact ou à distance.

3. Construis le diagramme objet-interaction du trombone.

4. Le support agit-il directement sur le trombone ? Explique.

1. Le fil, la Terre et l'aimant.

2. Fil : contact (il touche le trombone). Terre : à distance. Aimant : à distance (il y a un espace).

3. Le diagramme :

Diagramme objet-interaction du trombone : 3 actions.

4. Non : le support ne touche pas le trombone. Il tient le fil, et c'est le fil qui tient le trombone. On ne relie que les objets qui agissent sur le trombone.

Exercice 14 Dessiner trois forces à l'échelle (C2, C3) Standard

On veut dessiner trois forces. Le point noir de chaque objet est le point d'application.

Force	Direction et sens	Valeur	Échelle
a. Poids d'un sac de clous	verticale, vers le bas	40 N	1 cm ↔ 10 N
b. Force d'une corde sur une luge	horizontale, vers la droite	150 N	1 cm ↔ 50 N
c. Force du câble d'une grue sur une charge	verticale, vers le haut	4 000 N	1 cm ↔ 1 000 N

Les trois points d'application, sur un quadrillage de 1 cm.

1. Calcule la longueur de chaque flèche.

2. Recopie le quadrillage et dessine les trois flèches. Écris le nom et la valeur de chaque force.

3. La flèche c est plus longue que la flèche b. La force c est-elle 1,3 fois plus grande que la force b ? Explique.

1. Longueur = valeur ÷ échelle.

a : 40 ÷ 10 = 4 cm.
b : 150 ÷ 50 = 3 cm.
c : 4 000 ÷ 1 000 = 4 cm.

2. Les flèches partent toutes du point noir :

Les trois forces dessinées à l'échelle.

3. Non. Les deux flèches n'ont pas la même échelle. La force c (4 000 N) est en réalité plus de 26 fois plus grande que la force b (150 N) : 4 000 ÷ 150 ≈ 26,7. On ne compare des longueurs de flèches que si l'échelle est la même.

Exercice 15 Du poids à la masse (C4, C5) Standard

Sur la Terre, un dynamomètre mesure le poids de plusieurs objets. On cherche leur masse.

Aide : je cherche m : m = P / g. Sur la Terre, g = 9,8 N/kg.

Objet	Poids P (dynamomètre)	Masse m
1. Un sac de croquettes	19,6 N
2. Un pot de peinture	147 N
3. Une valise	196 N
4. Une boîte de céréales	4,9 N

5. Ligne 4 : écris la masse de la boîte en grammes.

6. Sur la Lune, un dynamomètre indique 16 N pour une caisse. Calcule sa masse (g = 1,6 N/kg sur la Lune).

Je cherche m : m = P / g avec g = 9,8 N/kg.

1. m = 19,6 / 9,8 = 2 kg.

2. m = 147 / 9,8 = 15 kg.

3. m = 196 / 9,8 = 20 kg.

4. m = 4,9 / 9,8 = 0,5 kg.

5. 0,5 kg = 0,5 × 1 000 = 500 g.

6. Sur la Lune : m = P / g = 16 / 1,6 = 10 kg. Attention : on divise par 1,6, pas par 9,8, car la mesure est faite sur la Lune.

Exercice 16 Le robot Curiosity sur Mars (C4, C5) Standard

Le robot Curiosity explore la planète Mars depuis 2012. Sa masse est de 899 kg.

Source : NASA, mission Mars Science Laboratory, fiche du robot Curiosity.

Astre	Intensité de la pesanteur g
Terre	9,8 N/kg
Mars	3,7 N/kg

1. Quelle est la masse de Curiosity sur Mars ? Justifie.

2. Calcule le poids de Curiosity sur la Terre. Arrondis à l'unité.

3. Calcule le poids de Curiosity sur Mars. Arrondis à l'unité.

4. Sur Mars, le poids est-il plus petit ou plus grand que sur la Terre ? Pourquoi ?

1. 899 kg : la masse ne change pas quand on change d'astre.

2. P = m × g = 899 × 9,8 = 8 810,2, soit environ 8 810 N.

3. P = m × g = 899 × 3,7 = 3 326,3, soit environ 3 326 N.

4. Plus petit : g vaut 3,7 N/kg sur Mars, contre 9,8 N/kg sur la Terre. Mars attire moins fort les objets.

Exercice 17 Le sac de plâtre (C3, C4, C5) Standard

Sur un chantier, un plaquiste utilise des sacs de plâtre de 25 kg. On imagine le même sac sur la Lune.

1. Quelle est la masse du sac sur la Lune ?

2. Calcule le poids du sac sur la Terre (g = 9,8 N/kg).

3. Calcule le poids du sac sur la Lune (g = 1,6 N/kg).

4. On dessine les deux poids avec l'échelle 1 cm ↔ 50 N. Calcule la longueur de chaque flèche.

5. Combien de fois le sac est-il plus facile à soulever sur la Lune ? Arrondis à l'unité.

1. 25 kg : la masse est la même partout.

2. P = m × g = 25 × 9,8 = 245 N.

3. P = m × g = 25 × 1,6 = 40 N.

4. Terre : 245 ÷ 50 = 4,9 cm. Lune : 40 ÷ 50 = 0,8 cm.

Le poids du même sac sur la Terre et sur la Lune, à l'échelle 1 cm ↔ 50 N.

5. 245 ÷ 40 ≈ 6,1, soit environ 6 fois plus facile à soulever sur la Lune.

Approfondissement — je résous seul

Exercice 18 Le palan de l'atelier (C1, C2, C4, C5) Approfondissement

Dans un atelier, un palan électrique sert à soulever des charges. Sur sa plaque, on lit : « charge maximale : 250 kg ». Le palan soulève une palette de sacs de ciment de 35 kg chacun. Un capteur placé sur le crochet indique que la charge tire avec une force de 2 058 N. La charge est immobile, en l'air.

1. Construis le diagramme objet-interaction de la charge.

2. Donne les quatre caractéristiques du poids de la charge (sa valeur est celle du capteur).

3. Calcule la masse de la charge, puis le nombre de sacs de ciment soulevés.

4. Calcule le poids d'une charge de 250 kg. Une autre charge a un poids de 2 800 N : le palan peut-il la soulever ? Justifie.

5. Peut-on ajouter un sac ? Deux sacs ? Justifie.

1. Objets qui agissent sur la charge : le crochet du palan (il la touche : contact, trait plein) et la Terre (à distance, pointillés).

Diagramme objet-interaction de la charge.

2. Point d'application : le centre de la charge ; direction : verticale ; sens : vers le bas ; valeur : 2 058 N.

3. m = P / g = 2 058 / 9,8 = 210 kg. Nombre de sacs : 210 ÷ 35 = 6 sacs.

4. P = m × g = 250 × 9,8 = 2 450 N. 2 800 N est plus grand que 2 450 N : cette charge dépasse le maximum. Non, le palan ne doit pas la soulever.

5. Avec 1 sac de plus : 7 × 35 = 245 kg, moins que 250 kg → oui. Avec 2 sacs de plus : 8 × 35 = 280 kg, plus que 250 kg → non.

Exercice 19 La caisse de matériel lunaire (C3, C5) Approfondissement

Sur la Lune, des astronautes déchargent une caisse de matériel. La flèche montre le poids de la caisse sur la Lune. Échelle : 1 cm ↔ 20 N.

Le poids de la caisse sur la Lune.

1. Lis la valeur du poids de la caisse sur la Lune.

2. Calcule la masse de la caisse (sur la Lune, g = 1,6 N/kg).

3. Calcule le poids de la même caisse sur la Terre.

4. Avec la même échelle, quelle serait la longueur de la flèche du poids sur la Terre ? Est-ce pratique sur une feuille ?

5. Propose une autre échelle, simple, pour dessiner le poids sur la Terre avec une flèche de moins de 6 cm. Donne la longueur obtenue.

1. La flèche mesure 4 carreaux, donc 4 cm. Valeur = 4 × 20 = 80 N.

2. m = P / g = 80 / 1,6 = 50 kg.

3. Sur la Terre, la masse reste 50 kg. P = m × g = 50 × 9,8 = 490 N.

4. Longueur = 490 ÷ 20 = 24,5 cm. C'est presque la largeur d'une feuille A4 (21 cm) : pas pratique.

5. Par exemple 1 cm ↔ 100 N : 490 ÷ 100 = 4,9 cm. (Autre réponse juste : 1 cm ↔ 200 N donne 2,45 cm.)

Exercice 20 Le compte rendu de Léna : trouver les erreurs (C1, C2, C3, C4, C5) Approfondissement

Léna a écrit sept phrases dans son compte rendu. Certaines sont fausses.

N°	Phrase de Léna
1	Le sol agit à distance sur le ballon posé dessus.
2	Sur la Lune, un astronaute de 80 kg a une masse de 128 kg.
3	Sur la Terre, une valise de 10 kg a un poids P = 10 × 9,8 = 98 N.
4	Une force de 300 N, à l'échelle 1 cm ↔ 100 N, se dessine avec une flèche de 30 000 cm.
5	Le poids d'un objet est vertical, vers le haut.
6	Sur la Terre, un sachet de 500 g a un poids P = 500 × 9,8 = 4 900 N.
7	Pour mesurer le poids d'un objet, j'utilise une balance.

1. Une seule phrase est juste. Laquelle ?

2. Pour chacune des autres phrases, explique l'erreur et écris la phrase corrigée.

1. La phrase 3 est juste.

Phrase 1 : le sol touche le ballon. Correction : « Le sol agit par contact sur le ballon. »
Phrase 2 : la masse ne change pas ; 128 est le poids, en N. Correction : « Sur la Lune, l'astronaute a toujours une masse de 80 kg ; son poids vaut 128 N. »
Phrase 4 : Léna a multiplié au lieu de diviser. Correction : 300 ÷ 100 = 3 cm.
Phrase 5 : mauvais sens. Correction : « Le poids est vertical, vers le bas. »
Phrase 6 : la masse doit être en kg. 500 g = 0,5 kg. Correction : P = 0,5 × 9,8 = 4,9 N.
Phrase 7 : la balance mesure la masse. Correction : « Pour mesurer le poids, j'utilise un dynamomètre. »