poids (métrologie)
poids (métrologie), grandeur physique correspondant à la force gravitationnelle exercée sur un corps par un astre, généralement la Terre. Cette force résulte de l'attraction gravitationnelle et est égale au produit de la masse du corps par l'accélération de la pesanteur. Dans le Système international d'unités, le poids est une force et s'exprime donc en newtons (N), contrairement à la masse qui s'exprime en kilogrammes (kg). Dans le langage courant, les termes poids et masse sont souvent confondus, bien qu'ils correspondent à deux notions physiques différentes.
La relation entre le poids, la masse et l'accélération de la pesanteur est donnée par la formule :
| P=mg |
où P représente le poids, m la masse du corps et g l'accélération de la pesanteur. Sur Terre, cette accélération vaut en moyenne environ 9,81 mètres par seconde carrée, mais elle varie légèrement selon la latitude, l'altitude et la structure géologique locale.
Le poids d'un objet peut être déterminé de différentes façons. Une première méthode consiste à effectuer une comparaison avec une masse connue à l'aide d'une balance à fléau, comme les balances de pharmacien ou certaines balances de laboratoire traditionnelles. Une seconde méthode repose sur la mesure directe de la force exercée par la pesanteur grâce à une balance à ressort, couramment utilisée dans les balances domestiques ou les dynamomètres.
La balance à fléau comprend généralement deux plateaux suspendus de part et d'autre d'une traverse reposant sur un pivot central. Lorsque deux masses identiques sont placées sur les plateaux, la traverse demeure en équilibre horizontal. Un index ou un repère permet de vérifier précisément cet équilibre. Comme les deux masses subissent exactement la même accélération de la pesanteur, la comparaison ne dépend pas de la valeur locale de cette accélération. Ce type de pesée fournit donc une mesure comparative très précise de la masse.
La balance à ressort fonctionne selon un principe différent. Le poids de l'objet provoque l'allongement ou la compression d'un ressort calibré. Plus la force exercée est importante, plus la déformation du ressort est grande. Dans ce cas, la mesure dépend directement de la valeur locale de l'accélération de la pesanteur. Ainsi, un même objet peut présenter des poids légèrement différents selon l'endroit où il est pesé.
L'accélération de la pesanteur varie en effet légèrement à la surface de la Terre. Elle est généralement plus élevée au niveau des pôles qu'à l'équateur en raison de la rotation terrestre et de la forme légèrement aplatie de la planète. De même, elle diminue avec l'altitude. Un objet possède donc un poids un peu plus faible au sommet d'une haute montagne qu'au niveau de la mer. Par exemple, un corps ayant une masse de 1 kilogramme pèsera légèrement davantage à 45° de latitude nord qu'au voisinage de l'équateur.
Le poids dépend également de l'astre sur lequel se trouve le corps. Sur la Lune, où l'accélération de la pesanteur est environ six fois plus faible que sur la Terre, un objet possède un poids environ six fois inférieur tout en conservant exactement la même masse. Cette distinction entre masse et poids est essentielle en physique, en astronautique et dans les sciences de l'ingénieur.
Les notions de poids et de mesure des forces jouent un rôle fondamental dans de nombreux domaines scientifiques et techniques, notamment en mécanique, en métrologie, en génie civil, en médecine et dans l'industrie. Les instruments de pesage modernes utilisent aujourd'hui des capteurs électroniques extrêmement précis capables de mesurer des variations de poids très faibles, tout en tenant compte des effets liés à l'environnement et aux conditions de mesure.