Chute libre, lien entre forces et variation de vitesse : vrai ou faux et Memory
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Révision : les 20 affirmations corrigées
La chute libre suppose l'absence de résistance de l'air.
Vrai — Par définition la chute libre est le mouvement sous l'effet uniquement de la gravité, sans résistance de l'air.
En chute libre, l'accélération vaut \(g \approx 9{,}8\,\text{m}/\text{s}^2\).
Vrai — Le cours donne la valeur approchée de l'accélération due à la gravité comme \(g \approx 9{,}8\,\text{m}/\text{s}^2\).
La formule \(v = g \times t\) donne la vitesse après un temps \(t\).
Vrai — C'est la relation directe entre accélération constante \(g\) et vitesse en fonction du temps en chute libre.
La formule \(v = \sqrt{2 g h}\) donne la vitesse juste avant l'impact.
Vrai — Le cours indique que \(v = \sqrt{2 g h}\) permet de calculer la vitesse finale en chute libre sans calculer le temps.
Le principe d'inertie dit qu'un corps conserve son état si aucune force nette n'agit.
Vrai — Le principe d'inertie affirme la tendance à conserver le repos ou le mouvement rectiligne uniforme en l'absence de force.
La force gravitationnelle fait varier la vitesse d'un corps en chute.
Vrai — La force est ce qui modifie la vitesse, et en chute libre c'est la gravité qui provoque l'accélération.
Pour un objet lâché sans vitesse initiale, on a \(t = \sqrt{\frac{2h}{g}}\).
Vrai — En utilisant \(h = \frac{1}{2} g t^2\) on obtient l'expression donnée pour \(t\).
La vitesse d'un corps en chute libre augmente avec le temps.
Vrai — Sous l'effet de l'accélération constante \(g\), la vitesse croît linéairement en fonction du temps selon \(v=g\,t\).
La force gravitationnelle près de la Terre s'écrit \(F = m \times g\).
Vrai — Le cours rappelle que la force due au poids s'exprime par \(F = m \times g\).
Pour \(h=20\ \text{m}\) la vitesse avant impact est d'environ 19,8 m/s.
Vrai — En appliquant \(v=\sqrt{2 g h}\) avec \(g=9{,}8\,\text{m}/\text{s}^2\) on trouve environ 19,8 m/s.
La chute libre signifie qu'il n'y a aucune force qui agit sur l'objet.
Faux — C'est faux: la chute libre suppose qu'il n'y a que la force gravitationnelle qui agit, pas l'absence de forces.
On peut utiliser \(v = g \times t\) sans connaître le temps \(t\).
Faux — La formule nécessite explicitement la valeur de \(t\), et l'oubli du temps est une erreur fréquente.
La vitesse moyenne et la vitesse instantanée sont toujours identiques en chute libre.
Faux — Le cours signale que confondre vitesse instantanée et moyenne est une erreur fréquente, elles diffèrent en général.
La résistance de l'air est négligeable dans toute chute libre réelle.
Faux — La chute libre du cours suppose l'absence de résistance de l'air, mais en réalité ce n'est pas toujours négligeable.
La formule \(v = \sqrt{2 g h}\) donne le temps de chute.
Faux — Cette formule donne la vitesse finale en fonction de la hauteur, pas la durée de la chute.
Un corps en mouvement rectiligne uniforme subit une force non nulle.
Faux — D'après le principe d'inertie, un mouvement rectiligne uniforme correspond à l'absence de force nette.
Si on double la masse, la vitesse finale en chute libre double.
Faux — La masse n'apparaît pas dans \(v=\sqrt{2 g h}\), donc la vitesse finale ne dépend pas de la masse.
La direction de la force gravitationnelle est vers le haut.
Faux — La force gravitationnelle attire un corps vers le centre de la Terre, donc vers le bas et non vers le haut.
Pour \(h=20\ \text{m}\) la vitesse avant impact est environ 20,4 m/s.
Faux — Ceci est un distracteur donné dans le cours; le calcul correct donne environ 19,8 m/s.
On peut appliquer \(h = \frac{1}{2} g t^2\) quand il y a résistance de l'air.
Faux — La formule est valable pour la chute libre sans résistance de l'air, donc elle n'est pas correcte si l'air intervient.
Les 10 notions à retenir
- Inertie
- Tendance à conserver repos ou mouvement rectiligne uniforme.
- Force
- Ce qui modifie la vitesse d'un corps.
- Chute libre
- Mouvement sous la gravité sans résistance de l'air.
- Vitesse
- Rapidité du déplacement; augmente sous l'effet de la gravité.
- Accélération \(g\)
- Accélération due à la gravité, \(g=9{,}8\,\text{m}/\text{s}^2\).
- Formule \(v = g \times t\)
- Vitesse instantanée en fonction du temps en chute libre.
- Formule \(v = \sqrt{2 g h}\)
- Vitesse juste avant l'impact en fonction de la hauteur.
- Formule \(h = \frac{1}{2} g t^2\)
- Relation entre hauteur et durée de chute sans résistance.
- Principe d'inertie
- Un corps continue son état sauf si une force le modifie.
- Force gravitationnelle
- Force attirant vers le centre de la Terre, \(F = m \times g\).