L'AIR DE RIEN, ILLUSTRER UNE CHUTE LIBRE
L'air de rien, il n'est pas si simple d'illustrer une chute libre (Chute d'un corps qui n'est soumis qu'à son seul poids \(\vec{P}\)), on peut aller …
1 … à la surface de la Lune :
Pression "atmosphérique" quasi-nulle (\(10^{-10}\) Pa à comparer à la valeur moyenne à la surface de notre Terre : 1013 hPa avec 1 hPa = 100 Pa)
2 … à l'intérieur d'une vaste chambre à vide du Space Power Facility de la Nasa :
3 Dans ce dernier cas, faisons une courte étude mécanique (destinée aux élèves de Terminale S) :
- Les systèmes sont : Une plume de masse \(m_{p}\), une boule de bowling de masse \(m_{b}\)
- Travaillons dans le référentiel terrestre assimilable à un référentiel galiléen
- Liste des forces qui s'appliquent à nos systèmes :
Compte tenu du vide qui les entoure, toutes les forces liées à l'air ( Poussée d'Archimède et frottements) sont nulles, la seule force à prendre en compte est donc le poids \(\vec{P}\) de chaque système.
- Utilisons la deuxième loi de Newton : \(\Sigma \vec{f} = \frac{d\vec{p}}{dt}\)
La masse de chaque système est constante durant sa chute, on aura donc, puisque la quantité de mouvement est \(\vec{p} = m.\vec{v}\) :
\(\frac{d\vec{p}}{dt} = \frac{d(m.\vec{v})}{dt} = m.\frac{d\vec{v}}{dt} = m.\vec{a}\) puisque l'accélération \(\vec{a} = \frac{d\vec{v}}{dt}\)
On aura donc \(\Sigma \vec{f} = m.\vec{a}\) et on sait que \(\Sigma \vec{f}\) se réduit à \(\vec{P} = m.\vec{g}\) avec \(\vec{g}\) : champ de pesanteur au lieu considéré.
On obtient donc : \(\vec{P} = m.\vec{a}\)
c'est à dire : \(m.\vec{g} = m.\vec{a}\)
soit \(\vec{a} = \vec{g}\)
où l'on constate que, quel que soit le système (boule de bowling ou plume), la masse n'intervient pas !
et donc, une boule de bowling et une plume lâchées dans les mêmes conditions de chute libre TOMBENT EN MÊME TEMPS !!!!