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galilée et la chute des corps

Posté par
Diiane
14-01-08 à 19:46

Bonjour !
J'aurai quelques petites questions...
Énoncé qu'il n'est peut-être pas obligatoire de lire pour répondre à la question que je pose, mais je le marque quand même, il peut être utile...
"Considérons par exemple une boule de pétanque de masse 700 g et de diamètre 7.5 cm, ainsi qu'une boule de tennis à peu prés de même diamètre que la boule de pétanque mais de masse 58 g. Laissons tomber ces objets de la tour de Pise (Italie), haute de 51.0m, sans vitesse initiale.
La valeur de la vitesse atteinte au moment de l'impact serait 31.6 m/s dans le  cas d'une chute libre dans le vide. Cependant, du fait des frottement de l'ait, les deux objets sont freinés et touchent le sol un peu plus tard que si l'expérience avait eu lieu dans le vide. Le retard à l'arrivée au sol, entre le cas réel et le cas sans frottement,est ainsi de 0.05 s pour la boule de pétanque et de 0.57 s pour la balle de tennis.
La différence entre les deux corps, de même forme, est flagrante: la balle est encore à 10.6 m du sol lorsque la boule de pétanque touche terre.
Qu'il ait ou non réalisé ces expériences lui même, Galilée connaissait ces difficultés et c'est pourquoi il a accordé une telle importance à la résistance de l'air. Ainsi, les expériences de chutes de corps dans l'air sont-elles parfaitement décrites par les arguments de Galilée, qui avait compris que le paramètre pertinent pour décrire les effets de la résistance de l'air est bien le rapport de la masse à la surface."

Je bloque sur la question numéro 3...
"Avec des moyens modernes, on enregistre par vidéo la chute d'une boule de pétanque et d'une balle de tennis lâchée simultanément à l'instant t=0. La première image est pris à t=0.

a) Dans un vide parfait, la chute étant alors libre, on constate que, sur une durée 't, la variation de vitesse de Cboest égale à celle de Cba. En s'aidant des données du texte, indiquer quelle est la grandeur physique caractéristique d'un objet qui n'a pas d'influence sur sa chute libre.

b) Dans l'air, on constate que sur une durée , la variation de vitesse Cbo est plus grande que celle de Cba. En s'aidant des données du texte, indiquer quelle est la grandeur physique qui influe sur le résultat de cette expérience.

c) Toujours dans l'air, on recommence l'expérience avec deux boules de même masse, de centres d'inertie C1 et C2 et de rayon R1 et R2 avec R1>R2. On constate que la variation de vitesse de C1est plus faible que celle de C2 sur une même durée . Que peut-on en conclure pour une des forces qui s'exercent sur les boules ?

Voili Voilou, merci

Posté par
Coll Moderateur
re : galilée et la chute des corps 15-01-08 à 09:03

Bonjour,

J'appartiens au club des "fans" de Galilée ; toi aussi ?

Que réponds-tu à ces questions ?

Question a :
On est dans le vide ("chute libre")
Les deux sphères ont le même diamètre
Les deux sphères n'ont pas la même masse

Les deux sphères chutent de la même manière.

Donc... "quelle est la grandeur physique caractéristique d'un objet qui n'a pas d'influence sur sa chute libre ?"

Posté par
Diiane
re : galilée et la chute des corps 16-01-08 à 13:41

Bonnour! euh... je ne connais pas plus que ça Galilée


J'ai répondu à toutes les questions, tout en ne sachant pas si c'est bon
Donc à la question 3.a) j'ai répondu: La grandeur physique caractéristique d'un objet qui n'a pas d'influence sur sa chute libre est le rapport de la masse à la surface.

3.b) Ce sont les frottements d'air qui influent sur le résultat de l'experience dans l'air.
3.c) Les forces qui s'exercent sur les boules sont les frottements de l'air qui ont un rapport avec le rayon des boules: plus le rayon est grand, plus la balle a de prise au vent, donc les frottements de l'air ralentissent la balle qui a le plus gros rayon. (rapport surface/frottemnt d'air)

Voilà, et la question qui pose problême à tout le monde, même à moi ^^ :
Montrer que la relation (mc)/ (t)  permet d'interpreter les questions précédentes, à condition que la force de frottement exercée par l'air soit indépendante de la masse et proportionnelle au carré du rayon de la sphère.

Voilà, merci

Posté par
Coll Moderateur
re : galilée et la chute des corps 16-01-08 à 13:58

Si un jour tu as le temps, je te conseille vraiment de lire Galilée (même si c'est parfois un peu long...)

Ta réponse à la question 3a est très intelligente.

Question 3b : je pense que la réponse est encore "le quotient de la masse par la surface"

Question 3c : on peut en conclure que la résistance de l'air, qui est la force qui freine le mouvement augmente quand la section de la boule augmente.

Voici l'expression avec laquelle tu peux retrouver tous les résultats précédents :

3$ m\,\frac{\Delta\vec{v_c}}{\Delta t}\,=\,m\,\vec{g}\,-\,k\,R^2

Qu'en penses-tu ?

Posté par
Diiane
re : galilée et la chute des corps 16-01-08 à 14:03

Merci ^^
oui je suis d'accord, mais je ne comprend pas ce que tu entends quand tu me dis
"Voici l'expression avec laquelle tu peux retrouver tous les résultats précédents (...)"
Il faut que je l'utilise dans toute les questions, ou seulement dans la dernière?
^^

Posté par
Diiane
re : galilée et la chute des corps 16-01-08 à 14:05

Enfin, comment a tu trouvé ? ^^

Posté par
Coll Moderateur
re : galilée et la chute des corps 16-01-08 à 14:07

Dans les questions que je connais : 3a, 3b et 3c

Comprends-tu cette expression ?
Deux membres... deux termes au second membre...
Qu'est-ce que le premier membre ?
Que sont les deux termes du second membre ?
Pourquoi ai-je le droit d'écrire cette expression (quelle est la loi que j'utilise ?)

Posté par
Diiane
re : galilée et la chute des corps 16-01-08 à 14:10

je comrpend à peu prés cette expression ...
On a le droit d'écrire cette expression grâce aux lois de Newton deux et trois ?

Posté par
Coll Moderateur
re : galilée et la chute des corps 16-01-08 à 14:15

Oui, on a le droit d'écrire cette expression grâce à la deuxième loi de Newton.

Premier membre : la masse que multiplie l'accélération
Deuxième membre :
premier terme : le poids de l'objet (force vers le centre de la Terre - à peu près - )
deuxième terme : la résistance de l'air, opposé au mouvement donc opposée au poids

Retrouves-tu toutes les réponses aux questions 3a, 3b et 3c ?

Posté par
Diiane
re : galilée et la chute des corps 16-01-08 à 14:18

euh...
je ne comprend pas ce que tu entends par "premier membre", " deuxième terme" ...

Posté par
Coll Moderateur
re : galilée et la chute des corps 16-01-08 à 14:21

Message de 13 h 58 : une expression en Latex...
à gauche du signe égal : premier membre
à droite du signe égal : deuxième membre qui est composé de deux termes...

Posté par
Diiane
re : galilée et la chute des corps 16-01-08 à 14:23

ok!! merci !!

Posté par
Diiane
re : galilée et la chute des corps 16-01-08 à 14:23

mais comment tu retrouve cette expression??

Posté par
Diiane
re : galilée et la chute des corps 16-01-08 à 14:26

Désolé, je dois me déconnecter de l'ile.
Gros Bisou, encore Merci

Posté par
Coll Moderateur
re : galilée et la chute des corps 16-01-08 à 14:27

Cette expression est la forme algébrique de la deuxième loi de Newton

Le produit de la masse par l'accélération est égal à la résultante des forces qui s'exercent sur l'objet;
les forces sont : le poids 3$ m.\vec[g}
la résistance de l'air dont j'écris qu'elle est proportionnelle (coefficient de proportionnalité : k) au carré du rayon R de la boule ou de la balle.

Posté par
Coll Moderateur
re : galilée et la chute des corps 16-01-08 à 14:28

Il faut lire : le poids 3$ m.\vec{g}



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