Mécanique newtonienne
Chute libre
En négligeant la résistance de l’air, un objet tombe près de la Terre avec g ≈ 9,8 m/s², quelle que soit sa masse.
Lâchés ensemble dans le vide, deux objets de masses différentes tombent de la même manière. Dans l’air, la traînée peut ralentir davantage un objet léger ou de grande surface.
Définition: Grandeurs et modèle
Ces relations supposent un lâcher sans vitesse initiale, le sens vers le bas positif et une résistance de l’air négligeable. Près du sol, g ≈ 9,8 m/s² (souvent arrondi à 10 m/s²).
Lire le modèle
En négligeant la résistance de l’air, un objet tombe près de la Terre avec g ≈ 9,8 m/s², quelle que soit sa masse.
Exemple: Exemple résolu
Un objet tombe sans vitesse initiale pendant 2 s. Avec g = 9,8 m/s², h = ½×9,8×2² = 19,6 m et sa vitesse vers le bas vaut 19,6 m/s.
Solution
Un objet tombe sans vitesse initiale pendant 2 s. Avec g = 9,8 m/s², h = ½×9,8×2² = 19,6 m et sa vitesse vers le bas vaut 19,6 m/s.
Près de la Terre, en choisissant le bas comme sens positif, un objet lâché sans vitesse initiale vérifie , et s= rac12gt^2. Avec , il tombe d’environ 20 m en 2 s et atteint 20 m/s. Une feuille tombe plus lentement qu’une bille dans l’air car la traînée est importante devant son poids ; dans un tube à vide, leurs accélérations sont identiques.
Exemple: Durée de chute depuis une faible hauteur
Un objet est lâché sans vitesse, sans traînée. Quelle distance parcourt-il en 1,5 s avec g=10 m/s² ?
Solution
s=½gt²=½×10×1,5²=11,25 m.
Les équations de chute libre supposent constant, approximation valable pour des hauteurs faibles devant la taille de la Terre. La durée dépend de la hauteur initiale, pas de la masse. Répéter les mesures de temps dans une expérience réduit l’erreur du chronométrage.
Vérification rapide
Quelle grandeur ou affirmation est correcte pour ce mouvement ?
Quelle proposition décrit correctement le mouvement étudié ?
Références
- Young, Freedman (2019). University Physics
- Halliday, Resnick, Walker (2014). Fundamentals of Physics