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

On sait que tous les corps, livrés à eux-mêmes, tombent sur la Terre. Les corps projetés reviennent sur Terre. On dit que cette chute est due à l'attraction de la Terre.

C'est 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 dans des conditions normales, les corps tombent de différentes manières. Une boule lourde tombe rapidement, une feuille de papier légère tombe lentement et le long d'une trajectoire complexe (Fig. 1.80).

La nature du mouvement, la vitesse et l'accélération des corps qui tombent dans des conditions ordinaires dépendent de la gravité des corps, de leur taille et de leur forme.

Les expériences montrent que ces différences sont dues à l'action de l'air sur les corps en mouvement. Cette résistance à l'air est également utilisée en pratique, par exemple en parachutisme. La chute du parachutiste avant et après le déploiement du parachute est de nature différente. L'ouverture du parachute change la nature du mouvement, la vitesse et l'accélération du changement de parachutiste.

Il va sans dire que de tels mouvements de corps ne peuvent pas être appelés chute libre sous la seule influence de la gravité. Si nous voulons étudier la chute libre des corps, alors 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 premier à avoir eu cette idée a été le grand scientifique italien Galileo Galilei. En 1583, à Pise, il effectue les premières observations des caractéristiques de la chute libre de boules lourdes de même diamètre, étudie les lois du mouvement des corps le long d'un 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, qui s'appelle la 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 peut être clairement vue à partir d'une simple expérience. Placer dans un long tube de verre plusieurs granulés lourds, des plumes légères et des morceaux de papier. Si vous placez ce tube verticalement, tous ces objets y tomberont de différentes manières. Si de l'air est pompé hors du tube, alors lorsque l'expérience est 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 due à la gravité, qui est généralement désignée par la lettre

Dans différentes parties du globe, la valeur numérique de l'accélération de la gravité n'est pas la même. Cela varie d'environ le pôle à l'équateur. Classiquement, la valeur est prise comme la valeur "normale" de l'accélération due à la gravité. Nous utiliserons cette valeur pour résoudre des problèmes pratiques. Pour des calculs grossiers, nous prendrons parfois la valeur, en spécifiant spécifiquement ceci au début de la solution du problème.

La signification de la loi de Galilée est très grande. Il exprime l'une des propriétés les plus importantes de la matière, 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 entrée dans le fondement de la théorie générale de la gravitation universelle (gravité), qui a été créée par A. Einstein au début de ce siècle. Einstein a appelé cette théorie la théorie générale de la relativité.

L'importance de la loi de Galilée est également indiquée par le fait que l'égalité des accélérations en chute de corps a été vérifiée en permanence et avec une précision croissante depuis près de quatre cents ans. Les mesures les plus récentes ont été effectuées par le scientifique hongrois Eotvos et le physicien soviétique VB Braginsky. Eötvös en 1912 a vérifié l'égalité des accélérations de gravité avec une précision de la huitième décimale. VB Braginsky en 1970-1971, à l'aide d'un équipement électronique moderne, a vérifié la validité de la loi de Galilée avec une précision de douze décimales lors de la détermination d'une valeur numérique.

Dans la Grèce antique, les mouvements mécaniques étaient classés en naturels et violents. La chute du corps sur la Terre était considérée comme un mouvement naturel, une partie de la tendance du corps "à sa place",

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

Galileo est né à Pise en 1564. Son père était un musicien talentueux et un bon éducateur. Jusqu'à l'âge de 11 ans, Galilée allait à l'école, puis, selon la coutume de l'époque, son éducation et son éducation se déroulaient au monastère. Ici, il s'est familiarisé avec les œuvres d'écrivains latins et grecs.

Sous prétexte d'une grave maladie oculaire, mon père a réussi à libérer Galilée des murs du monastère et à lui donner une bonne éducation à la maison, à introduire des musiciens, des écrivains et des artistes dans la société.

À l'âge de 17 ans, Galileo entre à l'Université de Pise, où il étudie la médecine. Ici, il s'est d'abord familiarisé avec la physique de la Grèce antique, principalement avec les œuvres d'Aristote, Euclide et Archimède. Sous l'influence des travaux d'Archimède, Galilée s'intéresse à la géométrie et à la mécanique et quitte la médecine. Il a quitté l'Université de Pise et a étudié les mathématiques à Florence pendant quatre ans. C'est ici que parurent ses premiers travaux scientifiques et, en 1589, Galilée reçut la chaire de mathématiques, d'abord à Pise, puis à Padoue. Pendant la période de Padoue de la vie de Galilée (1592-1610), il y avait la plus forte floraison de l'activité scientifique. À cette époque, les lois de la chute libre des corps, le principe de relativité ont été formulés, l'isochronisme des oscillations du pendule a été découvert, un télescope a été créé et un certain nombre de découvertes astronomiques sensationnelles ont été faites (le relief de la Lune, les lunes 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 ecclésiastique pour l'approbation d'une nouvelle méthode expérimentale d'étude de la nature. Galilée promeut le système copernicien, reconstruisant ainsi l'église contre lui-même (en 1616, une congrégation spéciale de dominicains et de jésuites déclara les enseignements de Copernic hérétiques et inscrivit son livre sur la liste des interdits).

Galilée a dû masquer ses idées. En 1632, il publie un merveilleux livre "Dialogue sur 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 pendant 9 ans a été considéré comme un "prisonnier de l'Inquisition".

En 1638, Galilée réussit à publier en Hollande le livre Conversations and Mathematical Proofs Concerning Two New Branches of Science, qui résumait ses nombreuses années d'activité fructueuse.

En 1637, il devint aveugle, mais continua un travail scientifique intensif avec ses étudiants Viviani et Torricelli. Galileo est mort en 1642, a été enterré à Florence dans l'église de Santa Croce à côté de Michel-Ange.

Galilée a rejeté l'ancienne classification grecque des mouvements mécaniques. Il a été le premier à introduire les concepts de mouvement uniforme et accéléré et a commencé à étudier le mouvement mécanique en mesurant les distances et les temps de mouvement. Les expériences de Galilée avec des mouvements corporels uniformément accélérés le long d'un plan incliné se répètent encore 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 une tour inclinée à Pise ont acquis une renommée mondiale. Selon Viviani, Galileo a lancé une balle d'une demi-livre et une bombe de cent livres de la tour en même temps. Contrairement à l'opinion. Aristote, ils ont atteint la surface de la Terre presque simultanément: la bombe n'était qu'à quelques centimètres de la balle. Galileo a expliqué cette différence par la présence d'une résistance à l'air. Cette explication était alors fondamentalement nouvelle. Le fait est que depuis l'époque de la Grèce antique, le concept suivant du mécanisme du mouvement des corps a été établi: en mouvement, le corps laisse un vide derrière; la nature a peur du vide (il y avait un faux principe de peur du vide). L'air se précipite dans le vide et pousse le corps. Ainsi, on croyait que l'air ne ralentissait pas, mais au contraire accélérait les corps.

Puis Galilée a éliminé une autre illusion séculaire. On pensait que si le mouvement n’était soutenu par aucune force, il devait s’arrêter, même s’il n’y avait pas d’obstacles. Galilée a été le premier à formuler la loi d'inertie. Il a soutenu que si une force agit sur un corps, le résultat de son action ne dépend pas du fait que le corps est au repos ou en mouvement. En cas de chute libre, la force d'attraction agit constamment sur le corps, et les résultats de cette action se résument continuellement, car selon la loi d'inertie, l'action provoquée une fois est préservée. Cette idée est à la base de sa construction logique, qui a conduit aux lois de la chute libre.

Galileo a déterminé l'accélération de la gravité avec une grosse erreur. Dans Dialogue, il affirme que la balle est tombée d'une hauteur de 60 m pendant 5 s. Cela correspond à une valeur g qui est presque la moitié de la valeur vraie.

Galilée, naturellement, 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 inventée par lui ne contribuaient pas à un chronométrage précis. L'accélération de la chute libre n'a été déterminée de manière assez précise que par Huygens en 1660.

Pour obtenir une plus grande précision des mesures, Galileo a cherché des moyens de réduire le taux de chute. Cela l'a conduit à des expériences avec un plan incliné.

Note méthodique... Parlant des œuvres 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 fait une construction logique, à partir de laquelle les lois de la chute libre ont suivi. Mais les résultats de la construction logique doivent être vérifiés par l'expérience. Seule la coïncidence de la théorie avec l'expérience conduit à la conviction de la justice de la loi. Pour cela, vous devez mesurer. Galileo a harmonieusement combiné le pouvoir de la pensée théorique avec 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 compter les petits intervalles de temps?

Galileo réduit le taux de chute en utilisant un plan incliné. Une rainure a été faite dans la planche, doublée de parchemin pour réduire les frottements. Une boule en laiton poli descendit la goulotte. Pour mesurer avec précision le temps de mouvement, Galileo a proposé ce qui suit. Un trou a été fait dans le fond d'un grand récipient avec de l'eau à travers lequel un mince ruisseau s'écoulait. Elle est allée à un petit bateau, qui a été pesé auparavant. L'intervalle de temps a été mesuré par l'augmentation du poids du navire! Lancer le ballon à partir de la moitié, du quart, etc. la longueur du plan incliné, Galilée a établi que les chemins parcourus étaient traités comme des carrés du temps du mouvement.

La répétition de ces expériences de Galilée peut servir de sujet de travail utile dans le cercle de la physique scolaire.

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 un de ces processus que tout écolier peut expérimenter.

"L'erreur philosophique" d'Aristote

Les premiers à entreprendre la justification scientifique du phénomène, qui est maintenant connu sous le nom de chute libre, furent les anciens philosophes. Naturellement, ils n'ont fait aucune expérience ni expérience, mais ont essayé de le caractériser en fonction de leur propre système philosophique. En particulier, Aristote a fait valoir que les corps plus lourds tombent au sol avec une plus grande vitesse, expliquant cela non pas par des lois physiques, mais seulement par le désir de tous les objets de l'Univers de l'ordre et de l'organisation. Il est intéressant de noter qu'aucune preuve expérimentale n'a été produite dans ce cas, et cette affirmation a été perçue comme un axiome.

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

Les philosophes médiévaux ont remis en question la position théorique d'Aristote. Incapables de le prouver dans la pratique, ils étaient néanmoins certains que la vitesse à laquelle les corps se déplacent vers le sol, quelles que soient les influences extérieures, reste la même. C'est à partir de ces positions que le grand scientifique italien G. Galilei a envisagé la chute libre. Après avoir mené de nombreuses expériences, il est arrivé à la conclusion que la vitesse de déplacement, par exemple, des billes de cuivre et d'or vers le sol est la même. La seule chose qui empêche cela de s'établir visuellement est la présence d'une 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

Galilée a tiré deux conclusions importantes de ses expériences. Premièrement, la vitesse de chute de tout corps, quelle que soit 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 de la même quantité sur des périodes de temps égales. Par la suite, ce phénomène a été 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 ne pouvait pas parvenir à ce qu'ils touchent la surface de la terre en même temps: il était impossible de combattre la résistance aérienne à l'époque. Ce n'est qu'avec l'avènement d'un équipement spécial, à l'aide duquel l'air des tubes a été complètement évacué, qu'il a été possible de prouver expérimentalement que la chute libre a vraiment lieu. En termes quantitatifs, il s'est avéré être d'environ 9,8 m / s ^ 2, mais plus tard, les scientifiques sont arrivés à la conclusion que cette valeur change, bien que de manière extrêmement insignifiante, 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

À l'heure actuelle, 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 à la surface de la terre. Peu importe que ce corps ait reçu une accélération externe ou non.

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 qu'avec un démarrage simultané, ils atteindront également la surface de la terre simultanément.

DÉCOUVERTE DES LOIS DE LA CHUTE LIBRE

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

Galileo est né à Pise en 1564. Son père était un musicien talentueux et un bon éducateur. Jusqu'à l'âge de 11 ans, Galilée allait à l'école, puis, selon la coutume de l'époque, son éducation et son éducation se déroulaient au monastère. Ici, il s'est familiarisé avec les œuvres d'écrivains latins et grecs.
Sous prétexte d'une grave maladie oculaire, le père a été sauvé. Galilée depuis les murs du monastère et lui donner une bonne éducation à la maison, introduire des musiciens, des écrivains et des artistes dans la société.
À l'âge de 17 ans, Galileo entre à l'Université de Pise, où il étudie la médecine. Ici, il s'est d'abord familiarisé avec la physique de la Grèce antique, principalement avec les œuvres d'Aristote, Euclide et Archimède. Sous l'influence des travaux d'Archimède, Galilée aimait la géométrie et la mécanique et à gauche, la médecine. Il a quitté l'Université de Pise et a étudié les mathématiques à Florence pendant quatre ans. C'est ici que parurent ses premiers travaux scientifiques et, en 1589, Galilée reçut la chaire de mathématiques, d'abord à Pise, puis à Padoue. Pendant la période de Padoue de la vie de Galilée (1592 - 1610), il y eut la plus forte floraison de l'activité scientifique. À cette époque, les lois de la chute libre des corps, le principe de relativité ont été formulés, l'isochronisme des oscillations du pendule a été découvert, un télescope a été créé et un certain nombre de découvertes astronomiques sensationnelles ont été faites (le relief de la Lune, les lunes 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 ecclésiastique pour l'approbation d'une nouvelle méthode expérimentale d'étude de la nature. Galilée promeut le système copernicien, rétablissant ainsi l'église contre lui-même (en 1616, une congrégation spéciale de dominicains et de jésuites déclara la doctrine de Copernic hérétique et inscrivit son livre sur la liste des interdits).
Galilée a dû masquer ses idées. En 1632, il publie un merveilleux livre "Dialogue sur 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 pendant 9 ans a été considéré comme un "prisonnier de l'Inquisition".
En 1638, Galilée réussit à publier en Hollande le livre Conversations and Mathematical Proofs Concerning Two New Branches of Science, qui résumait ses nombreuses années d'activité fructueuse. "
En 1637, il devint aveugle, mais continua un travail scientifique intensif avec ses étudiants Viviani et Torricelli. Galileo est mort en 1642, a été enterré à Florence dans l'église de Santa Croce à côté de Michel-Ange.

Galilée a rejeté l'ancienne classification grecque des mouvements mécaniques. Il a été le premier à introduire 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 avec des mouvements corporels uniformément accélérés le long d'un plan incliné se répètent encore 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 une tour inclinée à Pise ont acquis une renommée mondiale. Selon Viviani, Galileo a lancé une balle d'une demi-livre et une bombe de cent livres de la tour en même temps. Contrairement à l'opinion d'Aristote, ils ont atteint la surface de la Terre presque simultanément: la bombe n'avait que quelques centimètres d'avance sur la balle. Galileo a expliqué cette différence par la présence d'une résistance à l'air. Cette explication était alors fondamentalement nouvelle. Le fait est que depuis l'époque de la Grèce antique, le concept suivant du mécanisme du mouvement des corps a été établi: en mouvement, le corps laisse un vide; la nature a peur du vide (il y avait un faux principe de peur du vide). L'air se précipite dans le vide et pousse le corps. Ainsi, on croyait que l'air ne ralentissait pas, mais au contraire accélérait les corps.
Puis Galilée a éliminé une autre illusion séculaire. On pensait que si le mouvement n'était pas soutenu par une force, il devrait s'arrêter, même s'il n'y a pas d'obstacles. Galilée fut le premier à formuler la loi d'inertie. Il a soutenu que si une force agit sur un corps, le résultat de son action ne dépend pas du fait que le corps est au repos ou en mouvement. En cas de chute libre, la force d'attraction agit en permanence sur le corps, et les résultats de cette action se résument continuellement, car selon la loi d'inertie, l'action provoquée une fois est préservée. Cette idée est à la base de sa construction logique, qui a conduit aux lois de la chute libre.
Galileo a déterminé l'accélération de la gravité avec une grosse erreur. Dans Dialogue, il affirme que la balle est tombée d'une hauteur de 60 m pendant 5 s. Cela correspond à la valeur g, presque la moitié de la valeur réelle.
Galileo, naturellement, ne pouvait pas identifier g, parce qu'il n'avait pas de chronomètre. Le sablier, l'horloge à eau ou l'horloge à pendule inventée par lui ne contribuaient pas à un chronométrage précis. L'accélération de la chute libre n'a été déterminée de manière assez précise que par Huygens en 1660.
Pour obtenir une plus grande précision des mesures, Galileo a recherché des moyens de réduire le taux de chute. Cela l'a conduit à des expériences avec un plan incliné.

Note méthodique. En parlant 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. D'abord, il a fait une construction logique, à partir de laquelle les lois de la chute libre ont suivi. Mais les résultats de la construction logique doivent être vérifiés par l'expérience. Seule la coïncidence de la théorie avec l'expérience conduit à la conviction de la justice et du droit. Pour cela, vous devez mesurer. Galileo a harmonieusement combiné le pouvoir de la pensée théorique avec 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 compter les petits intervalles de temps.
Galileo réduit le taux de chute en utilisant un plan incliné. Une rainure a été faite dans la planche, doublée de parchemin pour réduire les frottements. Une boule de laiton poli descendit la goulotte. Pour mesurer avec précision le temps de mouvement, Galileo a proposé ce qui suit. Un trou a été fait dans le fond d'un grand récipient avec de l'eau à travers lequel un mince ruisseau s'écoulait. Elle est allée à un petit bateau, qui a été pesé auparavant. L'intervalle de temps a été mesuré par l'augmentation du poids du navire! Lançant une balle à partir de la moitié, du quart, etc. de la longueur du plan incliné, Galilée a établi que les chemins parcourus étaient traités comme des carrés du temps du mouvement.
La répétition de ces expériences de Galilée peut servir de sujet de travail utile dans le cercle de la 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 de la Terre, la chute des corps est considérée comme conditionnellement libre, car lorsqu'un corps tombe dans un environnement aérien, il y a toujours une force de résistance à l'air.

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

La chute libre idéale des corps peut être observée dans le tube de Newton si de l'air en est pompé avec une pompe.

Dans d'autres considérations et dans la résolution de problèmes, nous négligeons la force de frottement contre l'air et considérons la chute des corps dans des conditions terrestres comme idéalement libre.

ACCÉLÉRATION DE LA GRAVITÉ

En 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 chute libre.
Le symbole de l'accélération de la gravité est g.

L'accélération de la chute libre sur Terre est approximativement égale à:
g \u003d 9,81 m / s2.

L'accélération en chute libre est toujours dirigée vers le centre de la Terre.

Près de la surface de la Terre, la valeur de la 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 la force de gravité et l'accélération de la pesanteur qu'il crée sont toujours dirigés de la même manière.

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

L'amplitude de la vitesse en chute libre du corps à tout moment:

mouvement du corps:

Dans ce cas, au lieu d'accélérer et, l'accélération gravitationnelle est introduite dans les formules pour un mouvement uniformément accéléré g \u003d 9,8 m / s2.

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

En chute libre idéale, le corps revient vers la Terre avec une vitesse égale au module de la vitesse initiale.

Le temps de chute du corps est égal au temps de mouvement ascendant entre le moment du lancer et un arrêt complet au point le plus élevé du vol.

Ce n'est qu'aux pôles de la Terre que les corps tombent strictement verticalement. À tous les autres points de la planète, la trajectoire d'un corps tombant librement dévie vers l'est en raison de la force de Karyolis apparaissant dans les systèmes rotatifs (c'est-à-dire l'influence de la rotation de la Terre autour de son axe affecte).

SAVEZ-VOUS

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

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

En conditions réelles, du fait 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 de levage maximale 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 pendant la descente, la vitesse s'avère inférieure à la vitesse à la montée.

En présence de frottement, les corps qui tombent n'ont une accélération égale à g qu'au moment initial du mouvement. Lorsque la vitesse augmente, l'accélération diminue, le mouvement du corps a tendance à être uniforme.

FAIS LE TOI-MÊME

Comment se comportent les corps qui tombent dans des conditions réelles?

Prenez un petit disque en plastique, en carton épais ou en contreplaqué. Coupez 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. Deux forces agissent simultanément sur chaque disque lors de la chute: la gravité et la résistance de l'air. Au début de la chute, la résultante de la force de gravité et de la force de résistance de l'air sera plus grande pour un corps avec une masse plus grande, 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 (la vitesse du corps le plus lourd est plus élevée).
De même que le mouvement du disque tombant, on peut considérer le mouvement d'un parachutiste tombant en sautant d'un avion d'une grande hauteur.

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

PRESQUE ANECDOTE

Le physicien parisien Lenormand, qui a vécu au 18ème siècle, a pris des parapluies de pluie ordinaires, a attaché les extrémités des rayons et a sauté du toit de la maison. Puis, encouragé par son succès, il a fabriqué un parapluie spécial avec un siège en osier et s'est précipité de la tour de Montpellier. Au fond, des spectateurs enthousiastes l'entouraient. Quel est le nom de votre parapluie? Parachute! - répondit Lenormand (traduction littérale de ce mot du français - "contre la chute").

INTÉRESSANT

Si la terre est percée et qu'une pierre y est jetée, qu'arrivera-t-il à la pierre?
La pierre tombera, gagnant en vitesse maximale au milieu du chemin, puis elle volera par inertie et atteindra le côté opposé de la Terre, et sa vitesse finale sera égale à la vitesse initiale. L'accélération de la gravité 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 façon dont le puits direct est creusé: à travers le centre de la Terre ou le long d'une corde.