droite|vignette|300x300px| La masse ("mass") et le poids ("weight") d'un même objet sur Terre et sur Mars. Le poids varie en raison de l'intensité différente de l'accélération gravitationnelle alors que la masse est la même. Dans l'usage courant, on parle souvent de poids pour désigner la masse d'un objet, bien qu'il s'agisse en fait de concepts et de quantités différents. Néanmoins, lorsque deux objets sont soumis à la même gravité (c'est-à-dire à la même intensité de champ gravitationnel), l'objet ayant plus de masse pèse toujours plus que l'autre.
Du point de vue de la science, la masse est la quantité de « matière » contenue dans un objet (bien que la matière puisse être difficile à définir), alors que le poids est la force exercée sur la matière de l'objet par la gravitéde Silva, G.M.S. (2002), Basic Metrology for ISO 9000 Certification, Butterworth-Heinemann. À la surface de la Terre, un objet dont la masse est d'un kilogramme pèse environ 9,81 newtons, ce qui correspond à la masse de l'objet multiplié par l'intensité du champ gravitationnel à l'endroit où se trouve l'objet. Le poids de l'objet est plus faible sur Mars, où la gravité est moins intense ; il est plus élevé sur Saturne, où la gravité est supérieure ; et il est très faible dans l'espace, loin de toute source importante de gravité. Mais dans tous les cas, l'objet a toujours la même masse.
Les objets matériels à la surface de la Terre ont tous un poids, bien qu'il soit parfois difficile de le mesurer. Un objet flottant librement sur l'eau, par exemple, ne semble pas avoir de poids puisqu'il est porté par l'eau. Mais s'il est ajouté à l'eau dans un récipient entièrement posé sur une balance, le poids total du récipient augmente. Ainsi, « l'objet en apesanteur » flottant dans l'eau transfère son poids au fond du récipient (où la pression augmente) et à la balance. De même, un ballon d'hélium a une masse mais il peut sembler n'avoir aucun poids, voire un poids négatif, en raison de sa flottabilité dans l'air.
Une définition scientifique plus rigoureuse de la masse est que celle-ci est une mesure de l'inertie d'un objet. L'inertie est la tendance qu'a un objet à ne pas changer son état de mouvement (à rester à vitesse constante) à moins d'être sollicité par une force externe non compensée. Le « poids » gravitationnel est la force créée lorsqu'une masse est soumise à un champ gravitationnel et que l'objet ne peut pas tomber librement, car il est soutenu ou ralenti par une contrainte mécanique, telle que la surface de la Terre. C'est cette force qui constitue le poidsNational Physical Laboratory: What are the differences between mass, weight, force and load? (FAQ – Mass & Density). Cette force peut s'ajouter ou se soustraire à n'importe quel autre type de force qui agit sur l'objet.
Alors que le poids d'un objet varie proportionnellement à la force du champ gravitationnel, sa masse reste constante tant que l'on ne rajoute ni énergie, ni matière à l'objet. Par exemple, bien qu'un satellite en orbite (qui est une forme particulière de chute libre) soit en « apesanteur », il conserve toujours sa masse et son inertie. Par conséquent, même en orbite, un astronaute essayant d'accélérer le satellite dans n'importe quelle direction doit toujours exercer une force. De plus, il devra exercer une force dix fois plus intense pour accélérer un satellite de 10 tonnes que pour accélérer un satellite d'une seule tonne s'il veut obtenir la même accélération pour les deux.
Aperçu vignette|300x300px| La masse de la matière influence fortement de nombreuses propriétés cinétiques familières. La masse est (entre autres choses) une propriété « inertielle », c'est-à-dire la tendance qu'a un objet à rester à vitesse constante tant qu'il n'est pas sollicité par une force extérieure. D'après les lois du mouvement d'Isaac Newton, qui datent de 1687, ainsi que de la formule importante issue de son travail : un objet ayant une masse m d'un kilogramme, subit une accélération a d'un mètre par seconde par seconde (environ un dixième de l'accélération due à la gravité terrestre), lorsqu'il est soumis à une force F d'un newton.
On peut observer l'inertie lorsqu'une boule de bowling est lancée horizontalement sur une surface plane et lisse, et qu'elle poursuit son mouvement horizontal. Ceci est tout à fait distinct du poids de la boule, qui est la force gravitationnelle vers le bas que l'on doit compenser si l'on veut maintenir la boule au-dessus du sol sans qu'elle ne le touche. Le poids de la boule de bowling sur la Lune serait le sixième de celui qu'il est sur Terre, bien que sa masse soit la même. Par conséquent, chaque fois que la physique de la cinétique des chocs (masse, vitesse, inertie, collisions élastiques et collision inélastiques) domine et que l'influence de la gravité est un facteur négligeable, le comportement des objets reste identique, même lorsque la gravité n'est pas la même. Par exemple, des boules de billard se disperseraient et reculeraient avec les mêmes vitesses et les mêmes énergies lors de la casse du début de la partie, que cette dernière se déroule sur la Lune ou sur Terre. En revanche, elles tomberaient beaucoup plus lentement dans les poches de la table.
En sciences physiques, les termes « masse » et « poids » ont été définis de manière rigoureuse comme des mesures distinctes car ce sont des propriétés physiques différentes. Mais dans l'usage quotidien, puisque tous les objets courants ont à la fois une masse et un poids et qu'ils sont presque proportionnels, le « poids » sert souvent à décrire les deux propriétés, sa signification étant sous-entendue selon le contexte. Par exemple, dans le commerce du détail, le « poids net » des produits fait en réalité référence à leur masse et est d'ailleurs exprimé en unités de masse telles que le gramme, les kilogramme, l'once ou la livre. À l'inverse, l'indice de charge d'un pneu automobile, qui précise la charge structurelle maximale qu'un pneu peut supporter, est indiqué en kilogrammes alors qu'il fait référence au poids maximal, c'est-à-dire à la force due à la gravité. Avant la fin du siècle, la distinction entre les deux n'était pas strictement appliquée dans les documentations techniques de sorte que l'on trouve encore des expressions telles que « poids moléculaire », au lieu de « masse moléculaire ».
Parce que la masse et le poids sont des quantités distinctes, ils ont des unités de mesure différentes. Dans le système international d'unités (SI)., l'unité de masse est le kilogramme et l'unité de force (et par conséquent celle du poids) est le newton. Le kilogramme-force, qui n'appartient pas au SI, est également une unité de force généralement utilisée dans la mesure des poids. Il représente la force exercée par la gravité sur une masse d'un kilogramme, à la surface de la Terre. De même, la livre avoirdupois, utilisée à la fois dans le système impérial et dans les unités usuelles américaines, est une unité de masse et son unité de force associée est la livre-force.
Conversion entre unités de masse et de forces sur Terre vignette|260x260px| Les anomalies de gravité couvrant l'océan Austral sont représentées ici en fausses couleurs. Cette image a été normalisée pour éliminer les variations dues aux différences de latitude. Lorsque le poids d'un objet (sa force gravitationnelle) est exprimé en « kilogrammes », il s'agit en fait du kilogramme-force (kgf ou kg-f), également connu sous le nom de kilopond (kp) dans les pays anglophones, qui est une unité de force non SI. Tous les objets à la surface de la Terre sont soumis à une accélération gravitationnelle (de symbole g) d'environ 9,8 m/s2. La conférence générale des poids et mesures CGPM, Paris, 1901, CR 70... a fixé la valeur de l'accélération normale de la pesanteur terrestre à exactement 9,806 65 m/s2 afin que des disciplines telles que la métrologie aient une valeur standard leur permettant de convertir des unités de masses en unités de forces et de pressions. Ainsi, le kilogramme-force est défini comme étant exactement 9,806 65 newtons. En réalité, l'accélération gravitationnelle varie légèrement en fonction de la latitude, de l'altitude et de la densité du sol. Ces variations sont généralement de quelques dixièmes de pour cent.
Pour les ingénieurs et les scientifiques, la distinction entre masse, force et poids est importante. Les ingénieurs dans les disciplines impliquant une charge pondérale (une force s'appliquant sur une structure du fait de la gravité), comme l'ingénierie des structures, convertissent la masse d'objets comme le béton et les automobiles, exprimée en kilogrammes, en une force, exprimée en newtons, en multipliant par un facteur d'environ 9,8 (deux chiffres significatifs sont généralement suffisants pour de tels calculs) pour déduire la charge de l'objet. Les propriétés des matériaux comme le module d'élasticité sont mesurées et publiées en termes de newton et de pascal (l'unité de pression SI).
Flottabilité et poids vignette|273x273px| Quel que soit le fluide dans lequel un objet est immergé (gaz ou liquide), la poussée d'Archimède sur un objet est égale au poids du fluide qu'il déplace. gauche|vignette|302x302px| Une montgolfière, lorsqu'elle a une flottabilité neutre, n'a pas de poids et peut être facilement portée par les hommes. Mais elle conserve néanmoins une grande inertie due à sa masse. Habituellement, la relation entre la masse et le poids sur Terre est hautement proportionnelle. Les objets qui sont cent fois plus massifs qu'une bouteille de limonade d'un litre pèsent presque toujours cent fois plus (environ 1000 newtons), ce qui est le poids auquel on pourrait s'attendre sur Terre pour un objet dont la masse est légèrement supérieure à 100 kilogrammes. Pourtant, ce n'est pas toujours le cas et il y a des objets familiers qui violent la proportionnalité entre masse et poids.
Un ballon gonflable rempli d'hélium est un objet familier pour beaucoup. Lorsqu'un tel ballon est entièrement rempli d'hélium, il a une certaine flottabilité, c'est-à-dire une force qui s'oppose à la gravité et qui le fait monter. Lorsque le ballon est partiellement dégonflé, il devient neutre et peut flotter dans la maison à un mètre ou deux du sol. Dans un tel état, il y a des moments où le ballon reste à la même hauteur, sans monter, ni descendre. Si le ballon est alors placé au-dessus d'une balance, la mesure est égale à zéro car la force de pesanteur est équilibrée par la force de flottabilité. S'il est vrai que la masse du caoutchouc formant le ballon ne fait que quelques grammes, ce qui pourrait être presque imperceptible, il conserve toujours cette masse, même lorsqu'il est gonflé et qu'il n'a plus de poids.
Contrairement à l'effet que les environnements à faible gravité ont sur le poids, la flottabilité ne fait pas disparaître le poids d'un objet. Le poids manquant est en réalité supporté par le sol (flottabilité dans l’atmosphère elle-même supportée par le sol), ce qui laisse moins de force (moins de poids) appliquée sur la balance théorique placée sous l'objet en question (bien que l'on puisse avoir quelques problèmes avec les aspects pratiques pour réaliser la pesée précise d'un objet individuel dans cette situation). Si l'on devait cependant peser une petite piscine remplie d'eau dans laquelle quelqu'un entrerait et commencerait à flotter, on constaterait que tout le poids de la personne est supporté par la piscine et, finalement, par la balance placée sous la piscine. Alors qu'un objet flottant, posé sur une balance fonctionnant correctement pour peser des objets flottants, pèserait moins, la masse de l'ensemble objet/fluide augmente de la valeur de la masse de l'objet une fois qu'il a été ajouté. L'air étant un fluide, ce principe s'applique également aux systèmes objet/air : le poids que l'objet perd grâce à la flottabilité dans l'air est supporté par un grand volume d'air entourant l'objet.