La chute libre verticale

Cette section aborde le concept de chute libre verticale, un cas particulier de mouvement qui illustre l'application du principe d'inertie et l'effet de la force gravitationnelle.

Définition de la chute libre verticale

Un système est en chute libre verticale si :

• Son vecteur vitesse initial est nul ou vertical
• Il n'est soumis qu'à son poids

Définition: La chute libre est un mouvement où un objet n'est soumis qu'à la force de gravité, sans autres forces significatives agissant sur lui.

Il est important de noter que la chute libre ne se produit pas nécessairement dans le vide. Elle peut également avoir lieu dans l'air si la force de frottement de l'air est négligeable par rapport au poids de l'objet.

Caractéristiques du mouvement en chute libre

Le mouvement d'un système en chute libre présente les caractéristiques suivantes :

1. Le vecteur vitesse varie entre deux instants voisins
2. Le mouvement n'est pas rectiligne uniforme

Highlight: Dans une chute libre, la vitesse de l'objet augmente constamment sous l'effet de la gravité, ce qui signifie que le vecteur vitesse varie.

Ces caractéristiques sont une conséquence directe du fait que seul le poids agit sur l'objet en chute libre. Comme cette force n'est pas compensée, elle provoque une accélération constante de l'objet vers le bas.

Example: Une balle lâchée d'une certaine hauteur sans vitesse initiale est un exemple de chute libre. Sa vitesse augmente au fur et à mesure qu'elle tombe, illustrant la variation du vecteur vitesse.

L'étude de la chute libre est fondamentale en physique car elle permet de comprendre les effets de la gravité sur les objets et sert de base à l'analyse de mouvements plus complexes.

Exemples de forces

Cette section présente des exemples concrets de forces, en se concentrant particulièrement sur la force d'interaction gravitationnelle et le poids.

Force d'interaction gravitationnelle

La force d'interaction gravitationnelle est une force fondamentale de la nature, découverte par Isaac Newton. Elle décrit l'attraction mutuelle entre deux objets massifs.

Définition: La force d'interaction gravitationnelle est une force attractive entre deux objets, dont l'intensité dépend de leurs masses et de la distance qui les sépare.

La force gravitationnelle entre deux objets A et B est notée F A/B et F B/A. Ces forces sont opposées et ont les caractéristiques suivantes :

• Une même direction (la droite reliant les centres des deux objets)
• Des sens opposés
• Une même valeur F

La formule pour calculer l'intensité de cette force est :

F = G × (M A × M B) / d²

Où :

• G est la constante gravitationnelle (en N.m²/kg²)
• M A et M B sont les masses des objets (en kg)
• d est la distance entre les centres des objets (en m)

Highlight: La force gravitationnelle est une action à distance, ce qui signifie qu'elle s'exerce sans contact direct entre les objets.

Poids d'un objet

Le poids est un cas particulier de la force gravitationnelle, représentant l'attraction exercée par un astre (comme la Terre) sur un objet.

Définition: Le poids d'un objet est la force d'interaction gravitationnelle exercée par un astre sur cet objet.

La formule du poids est :

P = m × g

Où :

• P est le poids de l'objet (en N)
• m est la masse de l'objet (en kg)
• g est l'intensité de la pesanteur (en N/kg)

Exemple: Sur Terre, g ≈ 9,81 N/kg. Ainsi, un objet de 1 kg a un poids d'environ 9,81 N.

Force exercée par un support

Le document mentionne également les forces exercées par un support, comme un fil. Ces forces sont des actions de contact, contrairement aux forces gravitationnelles qui sont des actions à distance.

Vocabulary: Une action de contact est une force qui s'exerce uniquement lorsqu'il y a un contact physique entre deux objets.