Quand on laisse tomber un objet d’une certaine hauteur, il chute sous l’action de la gravité. Cette force gravitationnelle est toujours dirigée vers le centre de la Terre. Elle provoque une accélération appelée accélération de la pesanteur, notée g. À proximité de la surface terrestre, sa valeur est d’environ g = 9,8 m·s⁻².
1. Valeurs de l’accélération de la pesanteur
La valeur de g peut légèrement changer en fonction de l’endroit où se trouve un corps sur Terre ou de l’astre sur lequel il se situe.
Par exemple :
– Sur Terre, g ≈ 9,81 m·s⁻² ;
– Sur la Lune, g ≈ 1,62 m·s⁻², soit environ six fois plus faible ;
– Sur les autres planètes, g dépend de leur masse et de leur rayon.
Par conséquent, un objet chute bien plus lentement sur la Lune que sur la Terre.
2. Chute libre dans le vide
Sans résistance de l’air, tous les objets lâchés simultanément d’une même hauteur subissent la même accélération g, quelle que soit leur masse.
Leur vitesse augmente de manière régulière au fil du temps : v = g·t.
Quant à leur position, elle évolue proportionnellement au carré du temps : x = 1/2·g·t².
3. Influence de la résistance de l’air
Dans des conditions réelles, les objets sont soumis à une résistance de l’air qui s’oppose à leur mouvement. Cette force diminue leur vitesse de chute et peut même entraîner l’apparition d’une vitesse limite.
Par conséquent, deux objets ayant des masses ou des formes différentes ne tombent pas exactement à la même vitesse.
4. Exemple d’évolution temporelle
Dans un environnement sans frottement, un objet abandonné sans vitesse initiale.
– après 1 seconde, v ≈ 10 m/s ;
– après 2 secondes, v ≈ 20 m/s ;
– après 3 secondes, v ≈ 30 m/s.
Ces valeurs montrent que la vitesse augmente de façon régulière au fil du temps.
