Accélération de la gravité. Accélération de la chute libre Pourquoi différents corps tombent-ils différemment ?

Encore une chose condition importante- dans le vide. Et pas par vitesse, mais par accélération dans ce cas. Oui, jusqu’à un certain degré d’approximation, cela est vrai. Voyons cela.

Ainsi, si deux corps tombent de la même hauteur dans le vide, ils tomberont en même temps. Galileo Galilei a prouvé à un moment donné expérimentalement que les corps tombaient sur Terre (précisément depuis lettres majuscules- nous parlons d'une planète) avec la même accélération, quelles que soient leur forme et leur masse. La légende raconte qu'il prit un tube transparent, y plaça une pastille et une plume, puis en pompa l'air. Et il s'est avéré qu'étant dans un tel tube, les deux corps sont tombés en même temps. Le fait est que chaque corps situé dans le champ gravitationnel de la Terre subit la même accélération (en moyenne g~9,8 m/s²) de chute libre, quelle que soit sa masse (en fait, ce n'est pas tout à fait vrai, mais en première approximation - oui, en fait, ce n'est pas rare en physique - lisez jusqu'au bout).

Si la chute se produit dans les airs, alors en plus de l'accélération de la chute libre, une autre chose se produit ; elle est dirigée contre le mouvement du corps (si le corps tombe simplement, alors contre la direction de la chute libre) et est provoquée par la force de résistance de l'air. La force elle-même dépend d'un ensemble de facteurs (vitesse et forme du corps, par exemple), mais l'accélération que cette force va donner au corps dépend de la masse de ce corps (deuxième loi de Newton - F=ma, où a est l'accélération). Autrement dit, si classiquement les corps « tombent » avec la même accélération, mais « ralentissent » à des degrés divers sous l'influence de la force de traînée du milieu. En d’autres termes, la balle en mousse « ralentira » plus activement dans les airs tant que sa masse sera inférieure à celle de la balle en plomb volant à proximité. Dans le vide, il n'y a pas de résistance et les deux billes tomberont approximativement (dans la mesure de la profondeur du vide et de la précision de l'expérience) simultanément.

Eh bien, en conclusion, la clause de non-responsabilité promise. Dans le tube mentionné ci-dessus, le même que celui de Galilée, même dans des conditions idéales, la pastille tombera un nombre insignifiant de nanosecondes plus tôt, encore une fois en raison du fait que sa masse diffère de manière insignifiante (par rapport à la masse de la Terre) de la masse de la plume. Le fait est que la loi gravité universelle, qui décrit la force d'attraction par paire entre des corps massifs, les DEUX masses apparaissent. Autrement dit, pour chaque paire de tels corps, la force résultante (et donc l'accélération) dépendra de la masse du corps « en chute ». Cependant, la contribution du plomb à cette force sera négligeable, ce qui signifie que la différence entre les valeurs d'accélération du plomb et de la plume sera extrêmement petite. Si, par exemple, nous parlons de la « chute » de deux boules représentant respectivement la moitié et le quart de la masse terrestre, alors la première « tombera » sensiblement plus tôt que la seconde. La vérité est qu'il est difficile de parler ici de "chute" - une telle masse déplacera sensiblement la Terre elle-même.

À propos, lorsqu'une boulette ou, disons, une pierre tombe sur la Terre, alors, selon la même loi de la gravitation universelle, non seulement la pierre surmonte la distance jusqu'à la Terre, mais aussi la Terre à ce moment-là s'approche de la pierre. à une distance insignifiante (extrêmement) petite. Sans commentaires. Pensez-y avant de vous coucher.

Tous les corps dans un espace sans air tombent avec la même accélération. Mais pourquoi cela se produit-il ? Pourquoi l’accélération d’un corps en chute libre ne dépend-elle pas de sa masse ? Pour répondre à ces questions, nous devrons réfléchir attentivement à la signification du mot « masse ».

Arrêtons-nous d'abord sur le déroulement du raisonnement de Galilée, avec lequel il tentait de prouver que tous les corps doivent tomber avec la même accélération. N'arriverons-nous pas, en raisonnant de la même manière, par exemple, à la conclusion qu'en champ électrique Toutes les charges se déplacent-elles également avec la même accélération ?

Qu'il y en ait deux charge électrique- grand et petit; Supposons que dans un champ électrique donné, une charge importante se déplace plus rapidement. Relions ces charges. Comment la charge composite devrait-elle maintenant se déplacer : plus rapidement ou plus lentement que la grande charge ? Une chose est sûre, c'est que la force agissant sur la charge composée depuis le côté champ électrique, il y aura plus de forces que chaque charge subie séparément. Cependant, cette information n’est toujours pas suffisante pour déterminer l’accélération d’un corps ; vous devez également connaître la masse totale de la charge composite. En raison du manque de données, nous devons interrompre notre discussion sur le mouvement d'une charge composée.

Mais pourquoi Galilée n’a-t-il pas rencontré des difficultés similaires lorsqu’il a évoqué la chute de corps lourds et légers ? En quoi le mouvement de la masse dans un champ gravitationnel diffère-t-il du mouvement d’une charge dans un champ électrique ? Il s'avère qu'il n'y a pas de différence fondamentale ici. Pour déterminer le mouvement d'une charge dans un champ électrique, nous devons connaître l'amplitude de la charge et de la masse : la première d'entre elles détermine la force agissant sur la charge à partir du champ électrique, la seconde détermine l'accélération à une force donnée. Pour déterminer le mouvement d’un corps dans un champ gravitationnel, il faut également prendre en compte deux grandeurs : la charge gravitationnelle et sa masse. La charge gravitationnelle détermine l'ampleur de la force avec laquelle le champ gravitationnel agit sur le corps, tandis que la masse détermine l'accélération du corps dans le cas d'une force donnée. Pour Galilée, une seule valeur suffisait car il considérait la charge gravitationnelle comme égale à la masse.

Les physiciens n’utilisent généralement pas le terme « charge gravitationnelle », mais parlent plutôt de « masse lourde ». Pour éviter toute confusion, la masse qui détermine l’accélération d’un corps sous une force donnée est appelée « masse inertielle ». Ainsi, par exemple, la masse discutée dans la théorie restreinte de la relativité est la masse inertielle.

Caractérisons un peu plus précisément les masses lourdes et inertes.

Qu'entendons-nous, par exemple, par l'affirmation selon laquelle une miche de pain pèse 1 kg? C'est du pain que la Terre attire avec force V 1 kg (bien sûr, le pain attire la Terre avec la même force). Pourquoi la Terre attire-t-elle un pain avec une force de 1 kg et un autre, plus gros, disons, avec une force de 2 ? kg? Parce qu’il y a plus de pain dans le deuxième pain que dans le premier. Ou, comme on dit, le deuxième pain a plus de masse (plus précisément, deux fois plus) que le premier.

Chaque corps a un certain poids, et le poids dépend de la masse. La masse lourde est une caractéristique d'un corps qui détermine son poids ou, en d'autres termes, la masse lourde détermine la force avec laquelle le corps en question est attiré par d'autres corps. Ainsi, les quantités T Et M, apparaissant dans la formule (10) sont des masses lourdes. Il faut garder à l’esprit que la masse lourde est une certaine quantité qui caractérise la quantité de matière contenue dans un corps. Le poids corporel, au contraire, dépend des conditions extérieures.

DANS Vie courante Par poids on entend la force avec laquelle un corps est attiré par la Terre ; on mesure le poids du corps par rapport à la Terre. On pourrait tout aussi bien parler du poids d'un corps par rapport à la Lune, au Soleil ou à tout autre corps. Lorsqu'une personne parviendra à visiter d'autres planètes, elle aura l'occasion de vérifier directement que le poids d'un corps dépend de la masse par rapport à laquelle il est mesuré. Imaginons que les astronautes, se rendant sur Mars, emportaient avec eux une miche de pain qui pèse 1 sur Terre. kg. Après l'avoir pesé à la surface de Mars, ils constateront que le poids du pain était égal à 380 g. La masse lourde du pain n'a pas changé pendant le vol, mais le poids du pain a presque triplé. La raison est claire : la masse lourde de Mars est inférieure à la masse lourde de la Terre, donc l’attraction du pain sur Mars est moindre que sur Terre. Mais ce pain vous satisfera exactement de la même manière, quel que soit l’endroit où il est consommé – sur Terre ou sur Mars. De cet exemple, il ressort clairement qu’un corps doit être caractérisé non pas par son poids, mais par sa masse lourde. Notre système d'unités est choisi de telle manière que le poids d'un corps (par rapport à la Terre) soit numériquement égal à une masse lourde, ce n'est que grâce à cela que nous n'avons pas besoin de faire la distinction entre une masse lourde et le poids corporel dans la vie quotidienne.

Considérez l'exemple suivant. Laissez un petit train de marchandises arriver à la gare. Les freins sont serrés et le train s'arrête immédiatement. Vient ensuite la gamme des poids lourds. Ici, vous ne pouvez pas arrêter le train tout de suite, vous devez ralentir plus longtemps. Pourquoi faut-il autant de temps pour arrêter les trains ? temps différent? Habituellement, la réponse est que le deuxième train était plus lourd que le premier – c’est la raison. Cette réponse est inexacte. Qu'est-ce qu'un conducteur de locomotive se soucie du poids du train ? Tout ce qui lui importe, c'est la résistance du train à la réduction de la vitesse. Pourquoi devrions-nous supposer que le train, que la Terre attire plus fortement, résiste plus obstinément au changement de vitesse ? Certes, les observations quotidiennes montrent qu'il en est ainsi, mais il se peut que ce soit une pure coïncidence. Il n’y a aucun lien logique entre le poids du train et la résistance qu’il oppose aux changements de vitesse.

Ainsi, on ne peut pas expliquer par le poids d'un corps (et, par conséquent, une masse lourde) le fait que sous l'influence de forces identiques, un corps change docilement de vitesse, tandis qu'un autre met un temps considérable pour cela. Il faut chercher une raison ailleurs. La propriété d’un corps de résister à un changement de vitesse s’appelle l’inertie. Nous avons noté plus haut qu'en latin « inertie » signifie paresse, léthargie. Si un corps est « paresseux », c’est-à-dire qu’il change de vitesse plus lentement, on dit alors qu’il a une plus grande inertie. Nous avons vu qu’un train avec moins de masse a moins d’inertie qu’un train avec plus de masse. Ici encore, nous utilisons le mot « masse », mais dans un sens différent. Ci-dessus, la masse caractérisait l'attraction d'un corps par d'autres corps, mais ici elle caractérise l'inertie d'un corps. Par conséquent, afin d’éliminer toute confusion dans l’utilisation du même mot « masse » dans deux différentes significations, et ils disent « masse lourde » et « masse inerte ». Alors que la masse lourde caractérise l'influence gravitationnelle sur un corps provenant d'autres corps, la masse inertielle caractérise l'inertie du corps. Si la masse lourde d’un corps double, alors la force d’attraction de celui-ci par les autres corps doublera. Si la masse inertielle double, alors l'accélération acquise par le corps sous l'influence d'une force donnée diminuera de moitié. Si, avec une masse inertielle deux fois plus grande, nous exigeons que l'accélération du corps reste la même, alors il faudra lui appliquer deux fois plus de force.

Que se passerait-il si tous les corps avaient une masse inerte égale à une masse lourde ? Prenons par exemple un morceau de fer et une pierre, et la masse inerte du morceau de fer est trois fois plus grande que la masse inerte de la pierre. Cela signifie que pour transmettre à ces corps des accélérations identiques, une force triple doit être exercée sur un morceau de fer. une plus grande force que sur une pierre. Supposons maintenant que la masse inertielle est toujours égale à la masse lourde. Cela signifie que la masse lourde d’un morceau de fer sera trois fois supérieure à la masse lourde d’une pierre ; un morceau de fer sera attiré par la Terre trois fois plus fort qu'une pierre. Mais pour transmettre des accélérations égales, il faut exactement trois fois la force. Par conséquent, un morceau de fer et une pierre tomberont sur Terre avec des accélérations égales.

De ce qui précède, il résulte que si les masses inertielles et lourdes sont égales, tous les corps tomberont sur Terre avec la même accélération. L'expérience montre en effet que l'accélération de tous les corps en chute libre est la même. Nous pouvons en conclure que tous les corps ont une masse inerte égale à une masse lourde.

La masse inerte et la masse lourde sont des concepts différents qui n'ont logiquement aucun rapport. Chacun d'eux caractérise une certaine propriété du corps. Et si l'expérience montre que les masses inertes et lourdes sont égales, cela signifie qu'en fait nous avons caractérisé la même propriété du corps en utilisant deux concepts différents. Un corps n'a qu'une seule masse. Le fait que nous lui attribuions auparavant des masses de deux sortes était simplement dû à notre connaissance insuffisante de la nature. On peut désormais affirmer à juste titre qu’une masse corporelle lourde équivaut à une masse inerte. Par conséquent, le rapport entre la masse lourde et la masse inerte est dans une certaine mesure similaire au rapport entre la masse (plus précisément la masse inerte) et l'énergie.

Newton a été le premier à montrer que les lois de la chute libre découvertes par Galilée sont dues à l'égalité de la masse inertielle et de la masse lourde. Cette égalité ayant été établie expérimentalement, il faut certainement tenir compte des erreurs qui apparaissent inévitablement dans toutes les mesures. D'après l'estimation de Newton, pour un corps de masse lourde V 1 kg la masse inerte peut différer d'un kilogramme de 1 g maximum.

L'astronome allemand Bessel a utilisé un pendule pour étudier la relation entre les masses inertes et lourdes. On peut montrer que si la masse inertielle des corps n'est pas égale à la masse lourde, la période des petites oscillations du pendule dépendra de son poids. Entre-temps, des mesures précises effectuées sur différents corps, y compris des êtres vivants, ont montré qu'une telle dépendance n'existe pas. Une masse lourde est égale à une masse inerte. Compte tenu de l'exactitude de son expérience, Bessel pourrait affirmer que la masse inertielle d'un corps est de 1 kg peut différer de la masse lourde de pas plus de 0,017 g. En 1894, le physicien hongrois R. Eotvos a réussi à comparer les masses inertes et lourdes avec une très grande précision. Des mesures, il s'ensuit que la masse inertielle du corps V 1 kg peut différer de la masse lourde de pas plus de 0,005 mg . Les mesures modernes ont réduit l'erreur possible d'environ cent fois. Une telle précision des mesures permet d'affirmer que les masses inertes et lourdes sont bien égales.

En particulier expériences intéressantes ont été proposés en 1918 par le physicien néerlandais Zeeman, qui a étudié la relation entre la masse lourde et la masse inerte pour l'isotope radioactif de l'uranium. Les noyaux d'uranium sont instables et se transforment avec le temps en noyaux de plomb et d'hélium. En même temps, dans le processus désintégration radioactive l'énergie est libérée. Une estimation approximative montre que lors de la transformation 1 g l'uranium pur en plomb et l'hélium devraient être libérés 0,0001 g l'énergie (nous avons vu plus haut que l'énergie peut être mesurée en grammes). On peut donc dire que 1 g l'uranium en contient 0,9999 g masse inerte et 0,0001 g énergie. Les mesures de Zeeman ont montré que la masse lourde d'un tel morceau d'uranium est de 1 g. Cela signifie que 0,0001 g d'énergie est attirée par la Terre avec une force de 0,0001 g. Ce résultat était prévisible. Nous avons déjà noté plus haut que cela n'a aucun sens de distinguer l'énergie de la masse inertielle, car les deux caractérisent la même propriété du corps. Il suffit donc de dire simplement que la masse inerte d'un morceau d'uranium est de 1 g, tout comme sa masse lourde. Pour les corps radioactifs, les masses inertes et lourdes sont également égales. L'égalité de la masse inerte et lourde est propriété générale tous les corps de la nature.

Par exemple, les accélérateurs particules élémentaires, transmettant de l'énergie aux particules, augmentant ainsi leur poids. Si, par exemple, des électrons s'échappent d'un accélérateur... ont une énergie 12 000 fois supérieure à l'énergie des électrons au repos, ils sont alors 12 000 fois plus lourds que ces derniers. (Pour cette raison, les accélérateurs d’électrons de haute puissance sont parfois appelés « pondérateurs » d’électrons.)

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La chute libre est intéressante, mais en même temps assez un problème compliqué, puisque tous les auditeurs sont surpris et méfiants du fait que tous les corps, quelle que soit leur masse, tombent avec la même accélération et même avec à vitesses égales, s'il n'y a pas de résistance moyenne. Afin de surmonter ces préjugés, l'enseignant doit consacrer beaucoup de temps et d'efforts. Bien qu'il y ait des moments où un enseignant demande en secret à un collègue : « Pourquoi la vitesse et l'accélération sont-elles identiques ? Autrement dit, il s'avère que parfois l'enseignant présente mécaniquement une certaine vérité, même si au niveau quotidien, il reste lui-même parmi les sceptiques. Cela signifie que les calculs mathématiques et le concept d’une relation directement proportionnelle entre la gravité et la masse ne suffisent pas. Des images plus convaincantes sont nécessaires que le raisonnement utilisant la formule g = F lourd / m selon lequel lorsque la masse double, la force de gravité double également et les deux diminuent (c'est-à-dire que la formule reprend sa forme précédente). Ensuite, des conclusions similaires sont tirées pour trois, quatre, etc. Mais derrière les formules, les élèves ne voient pas la véritable explication. La formule reste comme d'elle-même, mais expérience de la vie vous empêche d’être d’accord avec l’histoire du professeur. Et peu importe combien l'enseignant parle ou convainc, il n'y aura pas de connaissances durables, logiquement justifiées, laissant une empreinte profonde dans la mémoire. Par conséquent, comme le montre l'expérience, dans une telle situation, une approche différente est nécessaire, à savoir un impact sur le niveau émotionnel - pour surprendre et expliquer. Dans ce cas, vous pouvez vous passer de l’expérience fastidieuse avec un tube de Newton. Des expériences simples qui prouvent l'influence de l'air sur le mouvement d'un corps dans n'importe quel environnement et des raisonnements théoriques amusants, qui, d'une part, par leur clarté, peuvent intéresser beaucoup, et d'autre part, vous permettront de réaliser rapidement et efficacement maîtriser la matière étudiée, suffisent amplement.

La présentation sur ce sujet contient des diapositives correspondant au paragraphe « Chute libre des corps » étudié en 9e année, et reflète également les problèmes ci-dessus. Examinons plus en détail le contenu de la présentation, car elle est réalisée à l'aide d'animation et, par conséquent, il est nécessaire d'expliquer le sens et le but des diapositives individuelles. La description des slides sera conforme à leur numérotation dans la présentation.

Titre
Définition du terme « chute libre »
Portrait de Galilée
Les expériences de Galilée. Deux boules de masses différentes tombent de la Tour Penchée de Pise et atteignent la surface de la terre en même temps. Les vecteurs gravitationnels sont donc de longueurs différentes.
La gravité est proportionnelle à la masse : Fpoids = mg. En plus de cette déclaration, la diapositive montre deux cercles. L’un est rouge et l’autre bleu, ce qui correspond à la couleur des lettres de gravité et de masse sur cette diapositive. Pour démontrer la signification de la relation directement et inversement proportionnelle, ces cercles, lorsque vous cliquez sur la souris, commencent simultanément à augmenter ou à diminuer du même nombre de fois.
La gravité est proportionnelle à la masse. Mais cette fois, cela se montre mathématiquement. L'animation vous permet de substituer les mêmes facteurs au numérateur et au dénominateur de la formule d'accélération de la chute libre. Ces nombres sont réduits (ce qui est également représenté dans l'animation) et la formule devient la même. Autrement dit, nous prouvons ici théoriquement aux étudiants que lors d'une chute libre, l'accélération de tous les corps, quelle que soit leur masse, est la même.
La valeur de l'accélération due à la gravité sur la surface globe inégal : il décroît du pôle à l'équateur. Mais lors du calcul, nous prenons une valeur approximative de 9,8 m/s2.
9. Poèmes de chute libre(après les avoir lus, vous devriez interroger les élèves sur le contenu du poème)

Nous ne comptons pas l'air et volons vers le sol,
La vitesse augmente, c’est déjà clair pour moi.
Chaque seconde, tout est pareil :
Que chacun ajoute « dix », la Terre nous aidera.
J'augmente ma vitesse de mètres par seconde.
Dès que j’atteindrai le sol, je vais peut-être me calmer.
Je suis content d'être à l'heure, connaissant l'accélération,
Vivez la chute libre.
Mais probablement mieux la prochaine fois
J'escaladerai les montagnes, peut-être jusqu'au Caucase :
Il y aura moins de "g" là-bas. Le seul problème est
Vous démissionnez et les chiffres recommencent, comme toujours,
Ils courront au galop et ne pourront pas être arrêtés.
Au moins, en général, l'air va ralentir.
Non. Allons plutôt sur la Lune ou sur Mars.
Les expériences y sont bien plus sûres.
Moins d'attraction - j'ai tout découvert moi-même,
Il sera donc plus intéressant de sauter là-bas.

11. Déplacement d'une nappe légère et d'une balle lourde dans les airs et dans l'espace airless (animation).

La diapositive montre une configuration permettant de démontrer l'expérience du mouvement des corps dans un espace sans air. Le tube Newton est relié par un tuyau à la pompe Komovsky. Une fois qu'un vide suffisant a été créé dans le tube, les corps qui s'y trouvent (granulés, liège et plumes) tombent presque simultanément.
Animation : « Chute de corps dans un tube de Newton. » Corps : fraction, pièce de monnaie, liège, plume.
Prise en compte des forces résultantes appliquées à un corps lors d'un déplacement dans l'air. Animation : la force de résistance de l'air (vecteur bleu) est soustraite à la force de gravité (vecteur rouge) et la force résultante (vecteur vert) apparaît à l'écran. Pour le deuxième corps (plaque) avec zone plus grande surface, la résistance de l’air est plus grande et la force de gravité et la résistance de l’air qui en résultent sont moindres que pour une balle.
Prenez deux feuilles de papier même masse. L'un d'eux était froissé. Les draps tombent différent vitesses et accélérations. On prouve donc que deux corps masse égale ayant formes différentes, tombe en l'air avec à des vitesses différentes.
Photographies d'expériences sans tube de Newton, montrant le rôle de l'air dans la résistance au mouvement des corps.
Nous prenons un manuel et une feuille de papier dont la longueur et la largeur sont inférieures à celles du livre. Les masses de ces deux corps sont naturellement différentes, mais elles chuteront avec identique vitesses et accélérations, si l'influence de la résistance de l'air est supprimée pour la feuille, c'est-à-dire que la feuille est placée sur un livre. Si les corps sont soulevés au-dessus de la surface de la terre et libérés séparément les uns des autres, la feuille tombe beaucoup plus lentement.
A la question que beaucoup ne comprennent pas pourquoi l'accélération des corps en chute libre est la même et ne dépend pas de la masse de ces corps.
Outre le fait que Galilée, considérant ce problème, a proposé de remplacer un corps massif par deux de ses parties reliées par une chaîne, et en analysant la situation, un autre exemple peut être proposé. Quand on voit que deux corps de masses m et 2m, ayant une vitesse initiale nulle et la même accélération, nécessitent l'application de forces qui diffèrent également d'un facteur 2, rien ne nous surprend. C'est lors d'un mouvement normal sur une surface horizontale. Mais la même tâche et le même raisonnement à propos des chutes de corps semblent déjà incompréhensibles.
Pour une analogie, nous devons faire pivoter le dessin horizontal de 900 et le comparer avec la chute des corps. Il apparaîtra alors clairement qu’il n’y a pas de différences fondamentales. Si un corps de masse m est tiré par un cheval, alors pour un corps, 2 m 2 chevaux sont nécessaires pour que le deuxième corps ne soit pas en retard sur le premier et se déplace avec la même accélération. Mais pour le mouvement vertical, il y aura des explications similaires. Nous parlerons seulement de l'influence de la Terre. La force de gravité agissant sur un corps de masse 2m est 2 fois supérieure à celle du premier corps de masse m. Et le fait que l'une des forces soit 2 fois supérieure ne signifie pas que le corps doit se déplacer plus rapidement. Cela signifie que si la force était moindre, le corps le plus massif ne suivrait pas le corps le plus petit. C’est comme regarder les courses de chevaux sur la diapositive précédente. Ainsi, lorsqu'on étudie le thème de la chute libre des corps, on ne semble pas penser au fait que sans l'influence de la Terre, ces corps devraient « s'accrocher » dans l'espace en place. Personne ne changerait sa vitesse, égale à zéro. Nous sommes tout simplement trop habitués à la gravité et ne remarquons plus son rôle. C'est pourquoi l'affirmation sur l'égalité de l'accélération de la gravité pour des corps de masses très différentes nous semble si étrange.

La chute libre est le mouvement d'objets verticalement vers le bas ou verticalement vers le haut. Il s’agit d’un mouvement uniformément accéléré, mais d’un type particulier. Pour ce mouvement, toutes les formules et lois du mouvement uniformément accéléré sont valables.

Si un corps vole verticalement vers le bas, alors il accélère, dans ce cas le vecteur vitesse (dirigé verticalement vers le bas) coïncide avec le vecteur accélération. Si un corps vole verticalement vers le haut, alors il ralentit ; dans ce cas, le vecteur vitesse (dirigé vers le haut) ne coïncide pas avec la direction de l'accélération. Le vecteur d'accélération pendant la chute libre est toujours dirigé verticalement vers le bas.

L'accélération lors de la chute libre des corps est une valeur constante.
Cela signifie que peu importe le corps qui vole vers le haut ou vers le bas, sa vitesse changera de la même manière. MAIS avec une mise en garde, si la force de résistance de l'air peut être négligée.

L'accélération due à la gravité est généralement désignée par une lettre autre que accélération. Mais l’accélération de la chute libre et l’accélération sont une seule et même chose quantité physique et ils ont le même signification physique. Ils participent également aux formules de mouvement uniformément accéléré.

Nous écrivons le signe "+" dans les formules lorsque le corps vole vers le bas (accélère), le signe "-" - lorsque le corps vole vers le haut (ralentit)

Tout le monde sait grâce aux manuels de physique scolaires que dans le vide, un caillou et une plume volent de la même manière. Mais peu de gens comprennent pourquoi, dans le vide, des corps de masses différentes atterrissent en même temps. Quoi qu'on en dise, qu'ils soient dans le vide ou dans l'air, leur masse est différente. La réponse est simple. La force qui fait tomber les corps (gravité), provoquée par le champ gravitationnel de la Terre, est différente pour ces corps. Pour une pierre, elle est plus grosse (puisque la pierre a plus de masse), pour une plume, elle est plus petite. Mais il n’y a pas de dépendance : plus la force est grande, plus l’accélération est forte ! Comparons, on agit avec la même force sur un meuble lourd et une table de chevet légère. Sous l’influence de cette force, la table de chevet se déplacera plus rapidement. Et pour que l'armoire et la table de chevet bougent de manière égale, l'armoire doit être influencée plus fortement que la table de chevet. La Terre fait de même. Plus corps lourds il attire avec plus de force que les poumons. Et ces forces sont réparties entre les masses de telle manière qu’elles tombent toutes dans le vide en même temps, quelle que soit la masse.

Considérons séparément la question de la résistance de l'air émergente. Prenons deux feuilles de papier identiques. Nous allons en froisser un et en même temps les lâcher. Une feuille froissée tombera plus tôt au sol. Ici, les différents temps de chute ne sont pas liés au poids corporel et à la gravité, mais à la résistance de l'air.

Considérons un corps tombant d'une certaine hauteur h sans vitesse initiale. Si l'axe des coordonnées de l'UO est dirigé vers le haut, en alignant l'origine des coordonnées avec la surface de la Terre, on obtient les principales caractéristiques de ce mouvement.

Un corps projeté verticalement vers le haut se déplace uniformément avec l’accélération de la gravité. Dans ce cas, les vecteurs vitesse et accélération sont dirigés dans des directions opposées et le module de vitesse diminue avec le temps.

IMPORTANT! Depuis que le corps a été soulevé jusqu'à hauteur maximale et la chute ultérieure au niveau du sol sont des mouvements absolument symétriques (avec la même accélération, un seul ralentit et l'autre accéléré), alors la vitesse avec laquelle le corps atterrit sera égale à la vitesse avec laquelle il a été lancé. Dans ce cas, le temps pendant lequel le corps s'élève jusqu'à la hauteur maximale sera égal au temps pendant lequel le corps tombe de cette hauteur jusqu'au niveau du sol. Ainsi, le temps de vol total sera le double du temps de montée ou de descente. La vitesse d’un corps au même niveau lors de sa montée et de sa descente sera également la même.

La principale chose à retenir

1) Direction de l'accélération lors de la chute libre du corps ;
2) Valeur numérique de l'accélération de la chute libre ;
3) Formules

Dériver une formule pour déterminer le moment où un corps tombe d'une certaine hauteur h sans vitesse initiale.

Dériver une formule pour déterminer le temps nécessaire à un corps pour atteindre sa hauteur maximale lorsqu'il est lancé depuis vitesse initiale v0

Dériver une formule pour déterminer la hauteur de levage maximale d'un corps projeté verticalement vers le haut avec une vitesse initiale v0