Comment les corps tombent dans des conditions normales. Chute libre : histoire de découverte et importance historique

On sait que tous les corps livrés à eux-mêmes tombent sur Terre. Les corps projetés vers le haut reviennent sur Terre. On dit que cette chute est due à la gravité de la Terre.

Il s’agit d’un phénomène universel et, pour cette seule raison, l’étude des lois de la chute libre des corps uniquement sous l’influence de la gravité terrestre présente un intérêt particulier. Cependant, les observations quotidiennes montrent que les corps tombent différemment dans des conditions normales. Une balle lourde tombe rapidement, une feuille de papier légère tombe lentement et selon une trajectoire complexe (Fig. 1.80).

La nature du mouvement, la vitesse et l'accélération des corps tombant dans des conditions normales s'avèrent dépendre de la gravité des corps, de leur taille et de leur forme.

Les expériences suggèrent que ces différences sont dues à l’action de l’air sur les corps en mouvement. Cette résistance à l'air est également utilisée dans la pratique, par exemple lors du saut en parachute. La chute d'un parachutiste avant et après l'ouverture du parachute est de nature différente. L'ouverture du parachute modifie la nature du mouvement, la vitesse et l'accélération du parachutiste changent.

Il va sans dire que de tels mouvements de corps ne peuvent pas être qualifiés de chute libre sous l'influence de la seule gravité. Si nous voulons étudier la chute libre des corps, nous devons soit nous libérer complètement de l'action de l'air, soit au moins égaliser d'une manière ou d'une autre l'influence de la forme et de la taille des corps sur leur mouvement.

Le grand scientifique italien Galileo Galilei fut le premier à avoir cette idée. En 1583, à Pise, il fit les premières observations des caractéristiques de la chute libre de boules lourdes de même diamètre, étudia les lois du mouvement des corps le long plan incliné et le mouvement des corps projetés en biais par rapport à l'horizon.

Les résultats de ces observations ont permis à Galilée de découvrir l'une des lois les plus importantes de la mécanique moderne, appelée loi de Galilée : tous les corps sous l'influence de la gravité tombent sur la Terre avec la même accélération.

La validité de la loi de Galilée apparaît clairement dans expérience simple. Plaçons plusieurs pastilles lourdes, plumes légères et morceaux de papier dans un long tube de verre. Si vous placez ce tube verticalement, tous ces objets y tomberont différemment. Si vous pompez l'air du tube, lorsque l'expérience sera répétée, les mêmes corps tomberont exactement de la même manière.

En chute libre, tous les corps proches de la surface de la Terre se déplacent avec une accélération uniforme. Si, par exemple, vous prenez une série de clichés d'une balle qui tombe à intervalles réguliers, alors à partir des distances entre les positions successives de la balle, vous pouvez déterminer que le mouvement a effectivement été uniformément accéléré. En mesurant ces distances, il est également facile de calculer la valeur numérique de l'accélération de la gravité, qui est généralement désignée par la lettre

À divers points globe la valeur numérique de l'accélération due à la gravité n'est pas la même. Elle varie approximativement du pôle à l'équateur. Classiquement, cette valeur est considérée comme la valeur « normale » de l’accélération de la gravité. Nous utiliserons cette valeur lors de la résolution problèmes pratiques. Pour des calculs approximatifs, nous prendrons parfois la valeur, en la stipulant spécifiquement au début de la résolution du problème.

L'importance de la loi de Galilée est très grande. Il exprime l’une des propriétés les plus importantes de la matière et nous permet de comprendre et d’expliquer de nombreuses caractéristiques de la structure de notre Univers.

La loi de Galilée, appelée principe d'équivalence, est devenue le fondement de la théorie générale de la gravitation universelle (gravité), créée par A. Einstein au début de notre siècle. Einstein a appelé cette théorie théorie générale relativité.

L'importance de la loi de Galilée est également démontrée par le fait que l'égalité des accélérations lors de la chute des corps est testée en permanence et avec une précision croissante depuis près de quatre cents ans. Les dernières mesures les plus célèbres appartiennent au scientifique hongrois Eotvos et au physicien soviétique V.B. Braginsky. Eötvös a vérifié en 1912 l'égalité des accélérations de chute libre à la huitième décimale près. V. B. Braginsky en 1970-1971, à l'aide d'un équipement électronique moderne, a vérifié la validité de la loi de Galilée avec une précision à la douzième décimale lors de la détermination de la valeur numérique

DANS La Grèce ancienne les mouvements mécaniques étaient classés en naturels et forcés. La chute d'un corps sur Terre était considérée comme un mouvement naturel, un désir inhérent du corps « à sa place »,

Selon l'idée du plus grand philosophe grec Aristote (384-322 av. J.-C.), un corps tombe plus vite sur Terre, plus sa masse est grande. Cette idée était le résultat d'une approche primitive expérience de la vie: Des observations ont montré par exemple que les pommes et les feuilles de pommiers tombent à des vitesses différentes. Le concept d’accélération était absent de la physique grecque antique.

Galilée est né à Pise en 1564. Son père était un musicien talentueux et un bon professeur. Jusqu'à l'âge de 11 ans, Galilée fréquenta l'école, puis, selon la coutume de l'époque, son éducation et son éducation eurent lieu dans un monastère. Ici, il fait la connaissance des œuvres d'écrivains latins et grecs.

Sous prétexte d'une grave maladie oculaire, le père réussit à sauver Galilée des murs du monastère et à lui donner du bien enseignement à domicile, introduisez des musiciens, des écrivains et des artistes dans la société.

À l'âge de 17 ans, Galilée entre à l'Université de Pise, où il étudie la médecine. Ici, il fait ses premières connaissances avec la physique de la Grèce antique, principalement avec les œuvres d'Aristote, d'Euclide et d'Archimède. Influencé par les travaux d'Archimède, Galilée s'intéresse à la géométrie et à la mécanique et quitte la médecine. Il quitte l'Université de Pise et étudie les mathématiques à Florence pendant quatre ans. Ici paraissent ses premiers travaux scientifiques et, en 1589, Galilée reçoit la chaire de mathématiques, d'abord à Pise, puis à Padoue. Durant la période padouane de la vie de Galilée (1592-1610), les activités du scientifique atteignirent leur apogée. A cette époque, les lois de la chute libre des corps et le principe de relativité sont formulées, l'isochronisme des oscillations du pendule est découvert, un télescope est créé et de nombreuses découvertes astronomiques sensationnelles sont faites (topographie de la Lune, satellites de Jupiter, la structure de la Voie Lactée, les phases de Vénus, les taches solaires).

En 1611, Galilée fut invité à Rome. Ici, il a commencé une lutte particulièrement active contre la vision du monde de l'Église pour l'approbation d'une nouvelle méthode expérimentale d'étude de la nature. Galilée propage le système copernicien, contrariant ainsi l'Église (en 1616, une congrégation spéciale de dominicains et de jésuites déclara les enseignements de Copernic hérétiques et inclua son livre dans la liste des livres interdits).

Galilée a dû dissimuler ses idées. En 1632, il publie un livre merveilleux, « Dialogue sur les deux systèmes du monde », dans lequel il développe des idées matérialistes sous la forme d'une discussion entre trois interlocuteurs. Cependant, « Dialogue » a été interdit par l’Église, et l’auteur a été traduit en justice et a été considéré pendant 9 ans comme « prisonnier de l’Inquisition ».

En 1638, Galilée réussit à publier en Hollande le livre « Conversations et preuves mathématiques concernant deux nouvelles branches de la science », qui résumait ses nombreuses années de travail fructueux.

En 1637, il devint aveugle, mais continua à pratiquer intensivement travail scientifique avec ses étudiants Viviani et Torricelli. Galilée mourut en 1642 et fut enterré à Florence dans l'église de Santa Croce à côté de Michel-Ange.

Galilée a rejeté la classification grecque antique des mouvements mécaniques. Il a d'abord introduit les concepts de mouvement uniforme et accéléré et a commencé l'étude du mouvement mécanique en mesurant les distances et les temps de mouvement. Les expériences de Galilée sur le mouvement uniformément accéléré d'un corps sur un plan incliné sont encore répétées dans toutes les écoles du monde.

Galilée a accordé une attention particulière à l'étude expérimentale de la chute libre des corps. Ses expériences sur la tour penchée de Pise ont acquis une renommée mondiale. Selon Viviani, Galilée a lancé simultanément une balle d'une demi-livre et une bombe de cent livres depuis la tour. Contrairement à l'opinion. Aristote, ils atteignirent la surface de la Terre presque simultanément : la bombe n'avait que quelques centimètres d'avance sur le ballon. Galilée a expliqué cette différence par la présence de la résistance de l'air. Cette explication était fondamentalement nouvelle à cette époque. Le fait est que depuis l'époque de la Grèce antique, l'idée suivante sur le mécanisme de mouvement des corps a été établie : lorsqu'il se déplace, un corps laisse un vide derrière lui ; la nature a peur du vide (il y avait un faux principe de peur du vide). L'air s'engouffre dans le vide et pousse le corps. Ainsi, on croyait que l'air ne ralentissait pas, mais au contraire accélère les corps.

Ensuite, Galilée a éliminé une autre idée fausse vieille de plusieurs siècles. On croyait que si le mouvement n'était pas soutenu par une force, il devait alors s'arrêter, même s'il n'y avait aucun obstacle. Galilée a été le premier à formuler la loi de l'inertie. Il a soutenu que si une force agit sur un corps, alors le résultat de son action ne dépend pas du fait que le corps soit au repos ou en mouvement. Dans le cas d'une chute libre, la force d'attraction agit constamment sur le corps, et les résultats de cette action se résument continuellement, car selon la loi de l'inertie, l'action une fois provoquée est conservée. Cette idée est à la base de sa construction logique, qui a conduit aux lois de la chute libre.

Galilée a déterminé l'accélération de la gravité avec grosse erreur. Dans le Dialogue, il déclare que le ballon est tombé d'une hauteur de 60 m en 5 secondes. Cela correspond à une valeur de g qui représente presque la moitié de la valeur réelle.

Galilée, bien entendu, ne pouvait pas déterminer avec précision g, car il n'avait pas de chronomètre. Le sablier, l’horloge à eau ou l’horloge à pendule qu’il a inventé ne contribuaient pas à une mesure précise de l’heure. L'accélération de la gravité n'a été déterminée de manière assez précise que par Huygens en 1660.

Pour obtenir une plus grande précision de mesure, Galileo a cherché des moyens de réduire la vitesse de chute. Cela l'a amené à expérimenter un plan incliné.

Note méthodologique. Lorsqu'on parle du travail de Galilée, il est important d'expliquer aux étudiants l'essence de la méthode qu'il a utilisée pour établir les lois de la nature. Tout d’abord, il a réalisé une construction logique d’où découlent les lois de la chute libre. Mais les résultats d’une construction logique doivent être vérifiés par l’expérience. Seule la coïncidence de la théorie et de l'expérience conduit à la conviction de la validité de la loi. Pour ce faire, vous devez mesurer. Galilée combinait harmonieusement le pouvoir de la pensée théorique et de l'art expérimental. Comment vérifier les lois de la chute libre si le mouvement est si rapide et qu'il n'y a pas d'instruments pour mesurer de petites périodes de temps ?

Galilée réduit la vitesse de chute en utilisant un plan incliné. Une rainure a été pratiquée dans la planche, recouverte de parchemin pour réduire la friction. Une boule de laiton poli fut lancée le long de la goulotte. Pour mesurer avec précision le temps de déplacement, Galilée a proposé ce qui suit. Un trou a été fait dans le fond d'un grand récipient contenant de l'eau à travers lequel coulait un mince filet. Il a été envoyé dans un petit récipient qui a été pré-pesé. La période de temps était mesurée par l’augmentation du poids du navire ! Lancer le ballon depuis la moitié, le quart, etc. d.la longueur du plan incliné, Galilée a établi que les distances parcourues étaient liées aux carrés du temps de déplacement.

La répétition de ces expériences de Galilée peut servir de sujet travail utile au club de physique de l'école.

La chute libre est l’un des phénomènes physiques les plus intéressants qui a attiré l’attention des scientifiques et des philosophes depuis l’Antiquité. De plus, c'est l'un de ces processus que tout écolier peut expérimenter.

"L'erreur philosophique" d'Aristote

Les premiers à entreprendre la justification scientifique du phénomène aujourd’hui connu sous le nom de chute libre furent les philosophes antiques. Bien entendu, ils n’ont mené aucune expérience ni expérience, mais ont essayé de la caractériser du point de vue de leur propre système philosophique. En particulier, Aristote a soutenu que les corps plus lourds tombent au sol plus rapidement, expliquant cela non pas par des lois physiques, mais uniquement par le désir de tous les objets de l'Univers d'ordre et d'organisation. Il est intéressant de noter qu’aucune preuve expérimentale n’a été produite et que cette affirmation a été perçue comme un axiome.

Contribution de Galilée à l'étude et à la justification théorique de la chute libre

Les philosophes médiévaux ont remis en question la position théorique d'Aristote. Sans pouvoir le prouver en pratique, ils étaient néanmoins convaincus que la vitesse à laquelle les corps se déplacent vers le sol, sans tenir compte des influences extérieures, reste la même. C'est à partir de ces positions que le grand scientifique italien G. Galileo envisageait la chute libre. Après avoir mené de nombreuses expériences, il est arrivé à la conclusion que la vitesse de déplacement, par exemple, des boules de cuivre et d'or vers le sol est la même. La seule chose qui empêche son installation visuelle est la présence de résistance à l'air. Mais même dans ce cas, si nous prenons des corps d'une masse suffisamment importante, ils atterriront à la surface de notre planète à peu près au même moment.

Principes de base de la chute libre

De ses expériences, Galilée a tiré deux conclusions importantes. Premièrement, la vitesse de chute d'absolument n'importe quel corps, quels que soient sa masse et le matériau à partir duquel il est fabriqué, est la même. Deuxièmement, l’accélération avec laquelle un objet donné se déplace reste constante, c’est-à-dire que la vitesse augmente du même montant sur des périodes de temps égales. Par la suite, ce phénomène fut appelé chute libre.

Calculs modernes

Cependant, même Galilée lui-même comprenait les limites relatives de ses expériences. Après tout, quels que soient les corps qu’il prenait, il était incapable de s’assurer qu’ils tombaient sur eux. la surface de la terre en même temps : il était impossible de lutter contre la résistance de l'air à cette époque. Ce n'est qu'avec l'avènement d'un équipement spécial, à l'aide duquel l'air était complètement pompé hors des tubes, qu'il a été possible de prouver expérimentalement que la chute libre a réellement lieu. En termes quantitatifs, elle s'est avérée être d'environ 9,8 m/s^2, mais par la suite les scientifiques sont arrivés à la conclusion que cette valeur varie, quoique extrêmement légèrement, en fonction de la hauteur de l'objet au-dessus du sol, ainsi que des conditions géographiques. .

Le concept et la signification de la chute libre dans la science moderne

Actuellement, tous les scientifiques sont d'avis que la chute libre est un phénomène physique consistant en un mouvement uniformément accéléré d'un corps placé dans un espace sans air vers la surface de la terre. Dans ce cas, peu importe qu'une accélération externe ait été donnée ou non à ce corps.

L'universalisme et la constance sont les caractéristiques les plus importantes de ce phénomène physique

L'universalité de ce phénomène réside dans le fait que la vitesse de chute libre d'une personne ou d'une plume d'oiseau dans le vide est absolument la même, c'est-à-dire que s'ils démarrent en même temps, ils atteindront également la surface de la terre. en même temps.

DÉCOUVERTE DES LOIS DE LA CHUTE LIBRE

Dans la Grèce antique, les mouvements mécaniques étaient classés en mouvements naturels et forcés. La chute d'un corps sur Terre était considérée comme un mouvement naturel, un désir inhérent du corps « à sa place »,
Selon l'idée du plus grand philosophe grec Aristote (384-322 av. J.-C.), un corps tombe plus vite sur Terre, plus sa masse est grande. Cette idée est le résultat d'une expérience de vie primitive : des observations ont montré, par exemple, que les pommes et les feuilles de pommier tombent à des vitesses différentes. Le concept d’accélération était absent de la physique grecque antique.
Pour la première fois, le grand scientifique italien Galileo Galilei (1564 - 1642) s'est prononcé contre l'autorité d'Aristote, approuvée par l'Église.

Galilée est né à Pise en 1564. Son père était un musicien talentueux et un bon professeur. Jusqu'à l'âge de 11 ans, Galilée fréquenta l'école, puis, selon la coutume de l'époque, son éducation et son éducation eurent lieu dans un monastère. Ici, il fait la connaissance des œuvres d'écrivains latins et grecs.
Sous prétexte d'une grave maladie oculaire, mon père a été secouru. Galilée des murs du monastère et lui donner une bonne éducation à la maison, l'initier à la société des musiciens, écrivains, artistes.
À l'âge de 17 ans, Galilée entre à l'Université de Pise, où il étudie la médecine. Ici, il fait ses premières connaissances avec la physique de la Grèce antique, principalement avec les œuvres d'Aristote, d'Euclide et d'Archimède. Influencé par les travaux d'Archimède, Galilée s'intéresse à la géométrie et à la mécanique et quitte la médecine. Il quitte l'Université de Pise et étudie les mathématiques à Florence pendant quatre ans. Ici paraissent ses premiers travaux scientifiques et, en 1589, Galilée reçoit la chaire de mathématiques, d'abord à Pise, puis à Padoue. Durant la période padouane de la vie de Galilée (1592 - 1610), l'activité du scientifique atteint son apogée. A cette époque, les lois de la chute libre des corps et le principe de relativité sont formulées, l'isochronisme des oscillations du pendule est découvert, un télescope est créé et de nombreuses découvertes astronomiques sensationnelles sont faites (topographie de la Lune, satellites de Jupiter, la structure de la Voie Lactée, les phases de Vénus, les taches solaires).
En 1611, Galilée fut invité à Rome. Ici, il a commencé une lutte particulièrement active contre la vision du monde de l'Église pour l'approbation d'une nouvelle méthode expérimentale d'étude de la nature. Galilée propage le système copernicien, contrariant ainsi l'Église (en 1616, une congrégation spéciale de dominicains et de jésuites déclara les enseignements de Copernic hérétiques et inclua son livre dans la liste des livres interdits).
Galilée a dû dissimuler ses idées. En 1632, il publie un livre remarquable, « Dialogue concernant deux systèmes mondiaux », dans lequel il développe des idées matérialistes sous la forme d'une discussion entre trois interlocuteurs. Cependant, « Dialogue » a été interdit par l’Église, et l’auteur a été traduit en justice et a été considéré pendant 9 ans comme « prisonnier de l’Inquisition ».
En 1638, Galilée réussit à publier en Hollande le livre « Conversations et preuves mathématiques concernant deux nouvelles branches de la science », qui résumait ses nombreuses années d’activité fructueuse.
En 1637, il devint aveugle, mais poursuivit son travail scientifique intensif avec ses étudiants Viviani et Torricelli. Galilée mourut en 1642 et fut enterré à Florence dans l'église de Santa Croce à côté de Michel-Ange.

Galilée a rejeté la classification grecque antique des mouvements mécaniques. Il a d'abord introduit les concepts de mouvement uniforme et accéléré et a commencé l'étude du mouvement mécanique en mesurant les distances et les temps de mouvement. Les expériences de Galilée sur le mouvement uniformément accéléré d'un corps sur un plan incliné sont encore répétées dans toutes les écoles du monde.
Galilée a accordé une attention particulière à l'étude expérimentale de la chute libre des corps. Ses expériences sur la tour penchée de Pise ont acquis une renommée mondiale. Selon Viviani, Galilée a lancé simultanément une balle d'une demi-livre et une bombe de cent livres depuis la tour. Contrairement à l'opinion d'Aristote, ils atteignirent la surface de la Terre presque simultanément : la bombe n'avait que quelques centimètres d'avance sur le ballon. Galilée a expliqué cette différence par la présence de la résistance de l'air. Cette explication était fondamentalement nouvelle à cette époque. Le fait est que depuis l'époque de la Grèce antique, l'idée suivante sur le mécanisme de mouvement des corps a été établie : lorsqu'il se déplace, le corps laisse un vide derrière lui ; la nature a peur du vide (il y avait un faux principe de peur du vide). L'air s'engouffre dans le vide et pousse le corps. Ainsi, on croyait que l'air ne ralentissait pas, mais au contraire accélère les corps.
Ensuite, Galilée a éliminé une autre idée fausse vieille de plusieurs siècles. On croyait que si le mouvement n'était pas soutenu par une force, il devait alors s'arrêter, même s'il n'y avait aucun obstacle. Galilée a été le premier à formuler la loi de l'inertie. Il a soutenu que si une force agit sur un corps, alors le résultat de son action ne dépend pas du fait que le corps soit au repos ou en mouvement. Dans le cas d'une chute libre, la force d'attraction agit constamment sur le corps, et les résultats de cette action se résument continuellement, car selon la loi de l'inertie, l'action une fois provoquée est conservée. Cette idée est à la base de sa construction logique, qui a conduit aux lois de la chute libre.
Galilée a déterminé l'accélération de la gravité avec une erreur importante. Dans le Dialogue, il déclare que le ballon est tombé d'une hauteur de 60 m en 5 secondes. Cela correspond à la valeur g, presque deux fois moins que le vrai.
Galilée, bien entendu, ne pouvait pas déterminer avec précision g, parce que je n'avais pas de chronomètre. Le sablier, l’horloge à eau ou l’horloge à pendule qu’il a inventé ne contribuaient pas à une mesure précise de l’heure. L'accélération de la gravité n'a été déterminée de manière assez précise que par Huygens en 1660.
Pour obtenir une plus grande précision de mesure, Galileo a cherché des moyens de réduire la vitesse de chute. Cela l'a amené à expérimenter un plan incliné.

Note méthodologique. Lorsqu'on parle du travail de Galilée, il est important d'expliquer aux étudiants l'essence de la méthode qu'il a utilisée pour établir les lois de la nature. Tout d’abord, il a réalisé une construction logique d’où découlent les lois de la chute libre. Mais les résultats d’une construction logique doivent être vérifiés par l’expérience. Seule la coïncidence de la théorie et de l'expérience conduit à la conviction de la justice de la loi. Pour ce faire, vous devez mesurer. Galilée combinait harmonieusement le pouvoir de la pensée théorique et de l'art expérimental. Comment vérifier les lois de la chute libre si le mouvement est si rapide et qu'il n'existe pas d'instruments pour mesurer de petites périodes de temps.
Galilée réduit la vitesse de chute en utilisant un plan incliné. Une rainure a été pratiquée dans la planche, recouverte de parchemin pour réduire la friction. Une boule de laiton poli fut lancée le long de la goulotte. Pour mesurer avec précision le temps de déplacement, Galilée a proposé ce qui suit. Un trou a été fait dans le fond d'un grand récipient contenant de l'eau à travers lequel coulait un mince filet. Il a été envoyé dans un petit récipient qui a été pré-pesé. La période de temps était mesurée par l’augmentation du poids du navire ! En lançant une balle depuis la moitié, le quart, etc. de la longueur d'un plan incliné, Galilée a établi que les distances parcourues étaient liées aux carrés du temps de déplacement.
La répétition de ces expériences de Galilée peut servir de sujet de travail utile dans un cercle de physique scolaire.

La chute libre est le mouvement des corps uniquement sous l'influence de la gravité terrestre (sous l'influence de la gravité)

Dans les conditions terrestres, la chute des corps est considérée comme conditionnellement libre, car Lorsqu’un corps tombe dans les airs, il existe toujours une force de résistance de l’air.

Une chute libre idéale n'est possible que dans le vide, où il n'y a pas de résistance de l'air, et quelles que soient la masse, la densité et la forme, tous les corps tombent de la même manière, c'est-à-dire qu'à tout moment, les corps ont les mêmes vitesses et accélérations instantanées.

Vous pouvez observer la chute libre idéale des corps dans un tube de Newton si vous en pompez l'air à l'aide d'une pompe.

Dans un raisonnement plus poussé et lors de la résolution de problèmes, nous négligeons la force de frottement avec l'air et considérons que la chute des corps dans des conditions terrestres est idéalement libre.

ACCÉLÉRATION DE LA GRAVITÉ

Lors d’une chute libre, tous les corps proches de la surface de la Terre, quelle que soit leur masse, acquièrent la même accélération, appelée accélération de la gravité.
Symbole accélération de chute libre - g.

L'accélération de la gravité sur Terre est approximativement égale à :
g = 9,81 m/s2.

L'accélération de la gravité est toujours dirigée vers le centre de la Terre.

Près de la surface de la Terre, l'ampleur de la force de gravité est considérée comme constante, donc la chute libre d'un corps est le mouvement d'un corps sous l'influence d'une force constante. Par conséquent, la chute libre est un mouvement uniformément accéléré.

Le vecteur de gravité et l’accélération de chute libre qu’il crée sont toujours dirigés de la même manière.

Toutes les formules pour un mouvement uniformément accéléré sont applicables aux corps en chute libre.

L'ampleur de la vitesse lors de la chute libre d'un corps à tout moment :

mouvement du corps:

Dans ce cas, au lieu d'accélérer UN, l'accélération de la gravité est introduite dans les formules pour un mouvement uniformément accéléré g=9,8m/s2.

Dans des conditions de chute idéale, des corps tombant de la même hauteur atteignent la surface de la Terre, ayant les mêmes vitesses et mettant le même temps à tomber.

Lors d’une chute libre idéale, le corps revient sur Terre avec une vitesse égale à la vitesse initiale.

Le temps pendant lequel le corps tombe est égal au temps pendant lequel il remonte depuis le moment du lancer jusqu'à son arrêt complet au point le plus haut du vol.

Ce n'est qu'aux pôles de la Terre que les corps tombent strictement verticalement. Dans tous les autres points de la planète, la trajectoire d'un corps en chute libre dévie vers l'est en raison de la force de Cariolis qui apparaît dans les systèmes en rotation (c'est-à-dire que l'influence de la rotation de la Terre autour de son axe est affectée).

SAVEZ-VOUS

QU'EST-CE QUE LA CHUTE DES CORPS EN CONDITIONS RÉELLES ?

Si vous tirez avec une arme verticalement vers le haut, alors, en tenant compte de la force de friction avec l'air, une balle tombant librement de n'importe quelle hauteur acquerra une vitesse ne dépassant pas 40 m/s au sol.

DANS conditions réelles En raison de la présence d’une force de frottement contre l’air, l’énergie mécanique du corps est partiellement convertie en énergie thermique. En conséquence, la hauteur maximale de montée du corps s'avère inférieure à ce qu'elle pourrait être lors d'un déplacement dans un espace sans air, et à tout moment de la trajectoire lors de la descente, la vitesse s'avère inférieure à la vitesse de montée.

En présence de frottement, les corps en chute ont une accélération égale à g seulement au moment initial du mouvement. À mesure que la vitesse augmente, l’accélération diminue et le mouvement du corps tend à être uniforme.

FAIS LE TOI-MÊME

Comment se comportent les chutes de corps en conditions réelles ?

Prenez un petit disque en plastique, en carton épais ou en contreplaqué. Découpez un disque du même diamètre dans du papier ordinaire. Soulevez-les en les tenant dans des mains différentes, à la même hauteur et relâchez-les en même temps. Un disque lourd tombera plus vite qu'un disque léger. Lors d'une chute, chaque disque est simultanément affecté par deux forces : la force de gravité et la force de résistance de l'air. Au début de la chute, la force de gravité résultante et la force de résistance de l’air seront plus grandes pour un corps ayant une masse plus importante et l’accélération d’un corps plus lourd sera plus grande. À mesure que la vitesse du corps augmente, la force de résistance de l'air augmente et devient progressivement égale à la force de gravité ; les corps qui tombent commencent à se déplacer uniformément, mais à des vitesses différentes (un corps plus lourd a une vitesse plus élevée).
Semblable au mouvement d'un disque tombant, on peut considérer le mouvement d'un parachutiste tombant lors d'un saut d'un avion d'une grande hauteur.

Placez un disque de papier léger sur un disque de plastique ou de contreplaqué plus lourd, soulevez-les en hauteur et relâchez-les en même temps. Dans ce cas, ils tomberont en même temps. Ici, la résistance de l'air n'agit que sur le lourd disque inférieur, et la gravité confère des accélérations égales aux corps, quelle que soit leur masse.

PRESQUE UNE BLAGUE

Le physicien parisien Lenormand, qui vivait au XVIIIe siècle, prenait des parapluies ordinaires, fixait les extrémités des rayons et sautait du toit de la maison. Puis, encouragé par son succès, il fabrique un parapluie spécial avec une assise en osier et descend en courant de la tour de Montpellier. En bas, il était entouré de spectateurs enthousiastes. Quel est le nom de ton parapluie ? Parachute! - répondit Lenormand (la traduction littérale de ce mot du français est « contre la chute »).

INTÉRESSANT

Si vous percez la Terre et y jetez une pierre, qu’arrivera-t-il à la pierre ?
La pierre tombera en prenant la vitesse maximale au milieu du chemin, puis volera plus loin par inertie et atteindra le côté opposé de la Terre, et sa vitesse finale sera égale à la vitesse initiale. L'accélération de la chute libre à l'intérieur de la Terre est proportionnelle à la distance au centre de la Terre. La pierre se déplacera comme un poids sur un ressort, selon la loi de Hooke. Si la vitesse initiale de la pierre est nulle, alors la période d'oscillation de la pierre dans le puits est égale à la période de révolution du satellite près de la surface de la Terre, quelle que soit la manière dont le puits droit est creusé : par le centre de la Terre ou le long de n'importe quelle corde.