- TP1 chute libre

Département TCST
Université de Jijel
Faculté des sciences et de la technologie
Travaux pratique de physique 1
RAPORT GLOBALE DU TPN°1
CHUTE LIBRE
Participants:
Bencharef Hocine Fouad
Cheraitia Ishak
Kebieche Islem
Section D
Groupe 18

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Travaux pratique de physique 1
But du TP N°1
Etude de la chute libre de différentes masses soumises a leurs propres poids
Mesure de l’accélération de la pesanteur locale.
Partie Théorique
Définition
Une chute libre est un mouvement accéléré sous le seul effet de la pesanteur. On
distingue la simple chute dans un champ de pesanteur uniforme au voisinage de la
Terre (Galilée, 1605), et la chute céleste (Lois de Kepler), dont Sir Isaac Newton fera
la synthèse en 1687.
Il est convenu que les autres forces agissant sur le corps, sont négligées, en particulier
la résistance de l'air. Pour le cas où l'on considère la résistance de l'air, on parle de
chute avec résistance de l'air.
La notion de chute libre est abordée en physique : on y explique la trajectoire
parabolique ; puis la trajectoire balistique non parabolique, enfin la trajectoire d'un
satellite (lois de Kepler). Bien sûr on fait remarquer que le raisonnement de Torricelli
(1640 ?) pour la parabole tient toujours pour l'ellipse, le cas circulaire étant le plus
simple à expliquer (Huygens, 1651) : c'est la célèbre figure du "funiculaire à
rochets" : mouvement tangent + retombée "verticale" sur la trajectoire, etc. Newton
utilisera beaucoup cette figure (1679-1687)
Exemples de chutes libres proches
 La chute libre de deux sphères d'égal diamètre, une pleine l'autre creuse, par
Galilée (1602), depuis la tour de Pise, d'après la légende.
 La pomme d'Isaac Newton (1665) qui tombe de l'arbre, une légende également
très célèbre.
 L’expérience du tube de Newton.
 Un ascenseur dont on aurait coupé le câble de suspension (tour d'impesanteur).
Par opposition, des cas où d'autres forces que la pesanteur sont également présentes et
doivent être prises en compte pour décrire le mouvement de l'objet, sont présentés ci-
après :
 Objet reposant sur une surface, par exemple horizontale : cas pour lequel la force
exercée par cette surface compense le poids et agit de telle sorte que la force totale
force résultante soit nulle, ne communiquant pas d'accélération à l'objet.
 Avion ou feuille de papier planant : dans ces systèmes les forces de friction
exercées par l'air sur l'objet jouent un rôle fondamental.

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Chute ralentie
On peut aussi, comme l'a fait astucieusement Galilée, opérer une chute ralentie, pour
mieux observer le mouvement :
 Chute d'un palet sur du verglas incliné d'un angle α.
 Chute sur des plans successifs.
 Chute circulaire du pendule simple.
 Chute du pendule cycloïdal de Huygens.
 Chute ralentie de la machine d'Atwood.
Il est évident que la loi de chute est différente, mais pas la loi de 1602 : la masse m
n'intervient pas, car il y a compensation exacte entre masse inerte et masse grave.
Chute libre sans vitesse initiale
En supposant que le corps n'est soumis qu'à la pesanteur, si un corps ponctuel P est
lâché d'un point de cote z0 sans vitesse initiale, alors :
az = − g (composante selon l'axe des z de l'accélération, deuxième loi de
Newton)
vz = − gt + V0 = − gt (Composante selon l'axe des z de la vitesse)
(Composante selon l'axe des z de la position)

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Avec :
 z = la hauteur du corps par rapport au sol
 g = l'accélération du champ de pesanteur terrestre (environ 9,81 m.s-2)
 t = le temps en secondes
La vitesse V à l'impact est donnée par:
Travail à effectuer
 Imaginer un dispositif expérimental en synchronie et le matériel proposé.
 Montrer l’origine des résultats
 Faire les calculs nécessaires
 Remplir les tableaux
 Tracer les courbes demandées (sur papier millimétré)
Dispositif expérimental de la chute libre

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Partie Expérimentale
Matériels utilisés
Electroaimant
Smart-Timer
Masses marquées : M1: 39g M2: 53g M3: 6g
Support horizontal stable
Règle graduée
Photo gate
Etape à suivre
Déterminer l’accélération à partir des mesures de temps et de distance :
On utilise une seule masse M = 39g
Distance
S1=60cm
S1=55cm
S1=50cm
S1=45cm
S1=40cm
S1=35cm
S1=30cm
t
0,3340
0,3272
0,3126
0,2958
0,2769
0,2603
0,2391
t²
0,1183
0,1070
0,0977
0,0874
0,0766
0,0672
0,0571
g
10,14
10,28
10,23
10,29
10,44
10,33
10,50
gmoyenne
10,31
Pour calculer g
On a :
Mais
v0 : vitesse initiale = 0
s0 : distance initiale = 0
Donc
t²
2s
g
2s
t²
g
1
t²g
2
1
s
00 stvt²g
2
1
s
²
2
ts
g