Principe d’inertie : Chute libre et lien entre forces et variation de vitesse

1. Le principe d’inertie

Un corps au repos ou en mouvement rectiligne uniforme continue son mouvement sans changer sa vitesse, tant qu’aucune force ne l’en empêche. C’est le principe d’inertie.

2. La chute libre

Lorsqu’un objet est lâché dans le vide, il tombe sous l’effet de la seule force de la gravité, sans résistance de l’air. On parle alors de chute libre.

2.1. Observation expérimentale

• La vitesse de l’objet augmente au cours du temps.
• La vitesse augmente donc de manière continue, selon une relation précise.

2.2. La relation vitesse-temps

En chute libre, la vitesse \( v(t) \) en fonction du temps \( t \) est donnée par :

où \( g \) est l’accélération de la gravité (~9,8 m/s\(^2\)).

3. Le lien entre force et variation de vitesse

3.1. La deuxième loi de Newton

La force \( F \) qui agit sur un corps entraîne une variation de sa vitesse. Elle est liée à la masse \( m \) et à l’accélération \( a \) par :

3.2. Accélération dans le cas de la chute libre

Dans le cas de la chute libre, la seule force horizontale est la force gravitationnelle, ce qui donne :

Cette force provoque une accélération \( a = g \).

4. Résumé

• Un corps en chute libre accélère sous l’effet de la gravité, sans résistance de l’air.
• La vitesse augmente proportionnellement au temps, selon \( v = g imes t \).
• La force de gravité crée une accélération de valeur \( g \), liée à la variation de vitesse du corps.