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Mécanique newtonienne

Chute libre

Vérifiez que dans le vide tous les objets tombent avec la même accélération a=ga=g quelle que soit la masse, et que la distance suit s=12gt2s=\tfrac12gt^2. Lisez temps et accélération sur les curseurs et comparez le graphe distance–temps à la courbe théorique.

Collège

Matériel

  • Deux objets virtuels lourd et léger lâchés ensemble de la même hauteur
  • Curseur de temps t (0–40 s) et curseur d’accélération g (0,4–4,0 m/s²)
  • Graphe distance–temps et bouton Pause
  • Affichage de h=12gt2h=\tfrac12gt^2 avec g=9,8 m/s2g=9{,}8\ \mathrm{m/s^2}

Protocole

  1. Lâcher les deux objets ensemble

    Placez le curseur de paramètre vers g ≈ 4,0 m/s² puis avancez le temps : l’objet lourd et le léger restent à la même hauteur — sans résistance, l’accélération de chute ne dépend pas de la masse.

  2. Vérifier la distance de chute

    Dans la figure 2, lisez t et comparez le point du graphe à s=12gt2s=\tfrac12gt^2 : à t = 2,0 s avec g = 9,8 m/s², s ≈ 19,6 m. La courbe est une parabole — la distance croît comme le carré du temps.

  3. Changer la gravité et prédire

    Ramenez le curseur de paramètre au plus bas g puis mettez en pause au même instant t : les deux objets tombent toujours ensemble mais plus lentement — la courbe s–t s’aplatit proportionnellement à g. Prédisez s pour g divisé par deux à t fixé, puis vérifiez.

Simulation

Histoire de l’expérience

Galilée contesta l’affirmation d’Aristote selon laquelle les corps lourds tombent plus vite. Ses expériences de plan incliné au début du XVIIᵉ siècle montrèrent que la distance croît comme le carré du temps — la légende des poids lâchés de la tour de Pise, rapportée par son élève Viviani, manque de preuve directe. Newton intégra ce résultat dans les Principia (1687) : le poids est proportionnel à la masse tandis que l’inertie s’y oppose exactement dans la même proportion, donc a=ga=g pour tout corps. En 1971, l’astronaute d’Apollo 15 David Scott lâcha un marteau et une plume sur la Lune — ils touchèrent le sol ensemble devant les caméras.

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