Chute libre : comprendre et maîtriser le mouvement
Pourquoi une pomme tombe-t-elle toujours vers le sol ?
Et surtout… peut-on prédire exactement la vitesse à laquelle elle tombe ?
Dans ce cours, on va apprendre à modéliser la chute d’un objet, d’abord sans frottements, puis dans un cas plus réaliste où l’air joue un rôle.
Objectif du cours
À la fin de ce cours, tu seras capable de :
- Décrire le mouvement d’un objet en chute libre
- Utiliser les équations du mouvement
- Distinguer une chute avec et sans frottements
- Résoudre des exercices de type bac
Qu’est-ce que la chute libre ?
On parle de chute libre lorsqu’un objet est en mouvement sous l’effet unique de la gravité.
Cela signifie que l’on néglige toutes les autres forces, notamment les frottements de l’air.
Dans ce cas idéal, tous les objets tombent de la même manière, quelle que soit leur masse.
Voir vidéo sur la comparaison entre une boule de Bowling et un plume
Modèle sans frottement
Dans ce modèle simplifié, l’accélération est constante et égale à celle de la pesanteur :
On note cette accélération : g ≈ 9,8 m·s⁻²
Cela signifie que la vitesse de l’objet augmente de manière régulière au cours du temps.
Ce modèle est une approximation, mais il permet de comprendre les bases du mouvement avant d’introduire les frottements.
La rédaction attendue
Premièrerement tu dois devenir le système (c’est à dire l’objet) que tu souhaites etudier :
» Notre système d’étude est : { Le ballon} qui sera représenter par un point G (centre de gravité de l’objet)
RMQ : le point est un objet simple car il n’a pas de surface ni de volume, on lui associe seulement une masse.
Deuxiement : Tu définis le référentiel d’étude et tu fais un bilan des forces
» Dans le référentiel terrestre supposé galiléen, les forces s’exerçant sur le système sont :
Le Poids ( c’est une vecteur noté P), direction vertical, sens vers le bas, norme P = m x g
Troisièmement : Tu énonce la fameuse seconde loi de Newton
D’apres le seconde loi de Newton :