Chute libre à une dimension sans vitesse initiale

Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère

À retenir

• Chute libre : seul le poids agit, donc v t = g, indépendamment de la masse. • Sans vitesse initiale (axe vers le bas) : v = g\,t et z = 1/2\,g\,t^2. • Après une chute de hauteur h : v = 2\,g\,h et t = 2h/g.

Le cours

1. Définition Un objet est en chute libre s'il n'est soumis qu'à son poids P = m\,g : on néglige les frottements de l'air et la poussée d'Archimède. C'est une bonne approximation pour un objet dense et compact qui tombe de quelques mètres. 2. Accélération et lois du mouvement La deuxième loi de Newton donne m\,v t = m\,g, donc v t = g : la vitesse augmente de 9,81\ ms^-1 chaque seconde, quelle que soit la masse. Lâché sans vitesse initiale, avec un axe vertical orienté vers le bas et d'origine le point de lâcher : v(t) = g\,t z(t) = 1/2\,g\,t^2 v = 2\,g\,h où h est la hauteur de chute. Repères : en 1\ s, l'objet tombe de 4,9\ m et atteint 9,8\ ms^-1. 3. Méthode 1. Vérifier l'hypothèse de chute libre (objet dense, hauteur modeste). 2. Choisir l'axe vertical vers le bas, origine au point de lâcher, t = 0 au lâcher. 3. Durée de chute : t = 2h/g ; vitesse d'arrivée : v = g\,t. 4. Attention Dans l'air, une plume ou une feuille ne sont pas en chute libre : les frottements dominent. Sur la Lune, sans atmosphère, l'astronaute David Scott a lâché en 1971 un marteau et une plume, qui ont touché le sol en même temps.

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