Chute libre  : la masse change-t-elle la vitesse à laquelle les choses chutent ?

1 · Prédire

Lâchez simultanément une balle légère, moyenne et lourde de la même hauteur. Lequel touche le sol en premier ?

2 · Configurer

  1. Ouvrez le préréglage de chute libre. Vous devriez voir trois boules de tailles différentes alignées à la même hauteur.
  2. Fixez la sonde de hauteur à la boule moyenne et confirmez que les trois boules commencent à la même position Y.
  3. Exécutez la simulation et utilisez le chronomètre/compteur d'images pour chronométrer la chute de chaque balle.

3 · Collecter les données

Masse (kg)Temps écoulé (s)Vitesse de chute (m/s)Quantité de mouvement (kg·m/s)
1.001.00
3.001.00
6.001.00

Tracez la vitesse de chute (axe y) en fonction du temps écoulé (axe x) pour les trois balles sur le même graphique.

4 · Analyser

  1. Comparez les vitesses de chute des balles légères, moyennes et lourdes en même temps. Que remarquez-vous ?
  2. À l’aide de vos données, calculez l’accélération (Δvitesse / Δtemps) pour chaque balle. Comment cela se compare-t-il à g = 9.8 m/s² ?

5 · Approfondir

  1. Une plume et une boule de bowling larguées dans l’air réel n’atterrissent PAS ensemble. Quelle force, absente de cette simulation idéalisée, provoque cette différence ?
  2. Les astronautes sur la Lune ont laissé tomber un marteau et une plume, et les deux ont touché le sol en même temps.

La physique derrière cette expérience

Quantité de mouvement

Même si les trois balles partagent la même vitesse de chute à un moment donné, leur impulsion diffère car l'impulsion évolue avec la masse – c'est pourquoi la balle lourde ferait plus de dégâts à l'impact même si elle ne tombait pas plus vite.

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Mécanique

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