Activité 2
documentaire
La chute libre verticale
GALILEE a réalisé de nombreuses expériences sur la chute des
corps. La légende voudrait qu'il ait lâché des objets depuis la
tour de Pise. Ses travaux sur les mouvements de chute ont
conduit au principe d'inertie, encore utilisé aujourd'hui.
▸ Objectif de l'activité : La variation du vecteur vitesse
d'un système en chute libre verticale est-elle en accord
avec la contraposée du principe d'inertie ?
Notion
Lien entre force et
variation du vecteur
vitesse pour une chute
libre verticale
A GALILEE et la vitesse de chute des corps
Vers 1630, dans un ouvrage intitulé
« Discours et démonstrations mathéma-
tiques concernant deux sciences nouvelles »,
GALILÉE écrit au sujet de la chute des
corps dans le vide : « ... en des temps
égaux quelconques se produisent des
additions égales de vitesse ». Pour une
chute sans vitesse initiale, cela se traduit
aujourd'hui par « la valeur de la vitesse
de chute est proportionnelle à la durée
de chute ».
Valeur de la vitesse
de chute, v en m.s¹
v=gx At
Durée de chute,
At en s
À l'époque de GALILÉE, il était impossible de réaliser des
chutes dans le vide pour vérifier cette relation qui montre en
outre que la vitesse ne dépend pas de la masse du système.
Plusieurs siècles ont été nécessaires pour en obtenir la
preuve expérimentale. C'est lors d'une mission Apollo sur
la Lune que des astronautes ont pu observer qu'une plume
et un marteau tombaient à la même vitesse.
COMPLÉMENT SCIENTIFIQUE
•Lors d'une chute libre sans vitesse initiale,
la distance parcourue est liée à la durée
par la relation:
Distance de
chute, d en m
d = 8× (At)²
Durée de chute,
At en st
• Contraposée du principe d'inertie : lorsque
le vecteur vitesse d'un système varie, alors les
forces qui s'exercent sur lui ne se compensent pas.
Donnée
Intensité de la pesanteur à la surface de la Terre :
g=9,8 N kg 1 9,8 m.s²
Vocabulaire
⚫ Un système est en chute libre lorsqu'il n'est soumis
qu'à son poids.
B
Tableau de valeurs
Position
Mo
M₁
M₂
M3
At (s)
0
0,04
0,08
0,12
M4
0,16
Ms
M6
M7
0,20
0,24
0,28
d(m)
v (m-s-¹)
Analyse des documents
Effectuer des calculs RÉA
1 Recopier le tableau B et le compléter par
les valeurs calculées de d et de v (doc. A et
COMPLÉMENT SCIENTIFIQUE).
b. Comment évolue le vecteur vitesse du système
entre ces deux positions voisines ?
Extraire des informations APP
Quelle est la force qui s'exerce sur un système en
chute libre? La représenter, sans souci d'échelle,
à côté des positions M4 et M5.
Faire un schéma adapté RÉA
Un pas vers le cours
2 Sur une feuille de papier, construire en taille
réelle les positions Mo, M₁, ..., M, du système
lors de sa chute libre (tableau B). Repérer sur
la feuille le << haut » et le « bas » de la chute.
Tracer des vecteurs RÉA
3 a. Construire les vecteurs vitesse v4 et v du
système, aux positions M4 et M5. Échelle utilisée :
1 cm 0,3 m.s¹.
Discuter un modèle VAL
5 La variation du vecteur vitesse d'un système
en chute libre verticale est-elle en accord avec
la contraposée du principe d'inertie ?
11 Principe d'inertie
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