L'étude de la chute libre
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- Définir la chute libre.
- Relier la variation du vecteur vitesse d’un système au sens du vecteur poids lors d’un mouvement de chute libre.
- Un système est dit en chute libre s’il
n’est soumis qu’à son
poids
.
- D’après le principe d’inertie, le mouvement d’un système en chute libre n’est pas uniforme.
- La variation
du vecteur vitesse est verticale vers le bas,
comme le poids .
- Le principe d’inertie et sa contraposée
- Le poids
- Le vecteur vitesse
et
la variation
entre deux instants voisins du vecteur vitesse
- Les différents types de mouvement
.
Le système peut avoir ou non une vitesse
initiale.
Comme la somme des forces qui s’appliquent sur le système n’est pas nulle (il n’y a pas de compensation des forces), le système n’est ni immobile, ni en mouvement rectiligne uniforme.
Le mouvement est dit à une seule dimension, car il se fait verticalement.
On laisse tomber une balle dont on fait la modélisation par son centre d’inertie.
Mouvement d’une balle soumise à son poids
et modélisé par son centre de
gravité (d’inertie) G
: elle est donc en chute libre.
Lors d’une chute libre verticale, le mouvement du système est rectiligne mais les forces ne se compensent pas.
D’après la contraposée du principe
d’inertie, lorsque les forces qui
s’exercent sur un système ne se
compensent pas, alors le vecteur
vitesse varie.
Au cours d’une chute libre, le vecteur vitesse varie, donc le mouvement n’est pas rectiligne uniforme. Il est accéléré lorsque le vecteur vitesse et le poids ont le même sens, et retardé lorsque le vecteur vitesse et le poids sont de sens opposés.
La variation entre deux instants voisins du vecteur vitesse a
toujours une même direction et un même sens
que le poids dans un mouvement de chute libre.
- Le mouvement est dit
accéléré si le vecteur
vitesse est dans le même sens que son
poids : la variation entre deux instants voisins du vecteur vitesse
n’est pas nulle (elle augmente).
- Le mouvement est dit ralenti si le vecteur
vitesse est dans le sens opposé à son
poids : la variation entre deux instants voisins du vecteur vitesse
n’est pas nulle (elle diminue).
Une balle est lancée vers le haut. Comme la balle n’est soumise qu’à son poids, c’est un mouvement de chute libre. Son mouvement comporte deux phases : la phase de montée au cours de laquelle le mouvement est ralenti, et la phase de descente au cours de laquelle le mouvement est accéléré.
 Mouvement de la balle dans la phase de montée |
 Mouvement de la balle dans la phase de descente |
|
Lors de la montée, le sens du
vecteur vitesse est vers le haut. Le sens du vecteur variation de vitesse est vers le bas, tout comme le vecteur poids. La variation du vecteur vitesse diminue, le mouvement est donc ralenti. |
Lors de la descente, le sens du vecteur
vitesse est vers le bas. Le sens du vecteur variation de vitesse est vers le bas, tout comme le vecteur poids. La variation du vecteur vitesse augmente, le mouvement est donc accéléré. |
En toute rigueur, si les forces de frottement de l’air ne sont pas négligées, le système n’est pas en chute libre. On dit parfois que le système est en chute libre verticale même s’il y a présence de frottements, mais il s’agit d’un abus de langage.
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