1 3.8 La vitesse limite en chute libre Un parachutiste français pensait pouvoir atteindre la vitesse du son ( 1100 km/h ) en chute libre. Est-ce possible?

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1 1 3.8 La vitesse limite en chute libre Un parachutiste français pensait pouvoir atteindre la vitesse du son ( 1100 km/h ) en chute libre. Est-ce possible? En principe oui, comme il partait de très haut et il pensait atteindre cette vitesse avant d’entrer dans l’atmosphère. Malheureusement, des raisons techniques ne lui ont pas permis de réaliser son exploit jusqu’à présent. A) En tenant compte de la résistance de l’air À cause de la force de la résistance de l’air, la vitesse limite est de l’ordre de 300 km/h dans une position aérodynamique verticale Exemple : Le grand saut http://www.legrandsaut.org/ Véhicule (Record de vitesse au sol ) :1228 km/h : Thrust SSCThrust SSC 526 km/h Voiture diesel

2 2 3.8 La vitesse limite en chute libre En position de saut de l’ange tel qu’illustré à la page 65 du manuel, la vitesse limite est de 200 km/h. FRFR FgFg À la vitesse limite, pour a = 0 m/s 2, on obtient k est une constante qui dépend du milieu et des paramètres de forme y Un objet en mouvement dans un fluide subit une force de résistance F R qui s’oppose à son mouvement. Pour un objet tombant rapidement à la surface de la Terre nous aurons, selon la deuxième loi de Newton

3 3 3.8 La vitesse limite en chute libre FRFR FgFg y La valeur de cette vitesse limite dépend du poids et de la forme de l’objet ainsi que de la densité de l’air. Dans le cas d’objets de masses différentes, la vitesse d’arrivée au sol n’est pas la même. Semblable à notre intuition Voir l’expérience de 1978 en bas de la page 65 (Bille de bois et bille d’acier 10 cm)

4 4 3.8 La vitesse limite en chute libre Graphique de la vitesse en fonction du temps d’un objet tombant dans l’air page 65 V (m/s) vLvL Vitesse limite vide Diminution de l’accélération Note  x = l’aire sous la courbe

5 5 3.8 La vitesse limite en chute libre B) Sans tenir compte de la résistance de l’air dans le vide Est-ce qu’il y aura une vitesse limite? Oui, selon le postulat de la relativité d’Einstein, la vitesse limite atteinte pour tout objet est le vitesse de la lumière. La valeur de la vitesse de la lumière dans le vide est c = 3,00 x 10 8 m/s

6 6 3.8 La vitesse limite en chute libre V (m/s) c Vitesse de la lumière V= at Graphique de la vitesse relativiste d’un objet soumis à une force constante

7 7 3.9 Calcul d’aire sous la courbe par intégration À lire durant vos temps libres par celles et ceux qui veulent en savoir plus. Effet physiologiques de l’accélération Intéressant à lire.

8 8 Chapitre 3 Résumé Qu’avez-vous appris de nouveau ? Que devez-vous retenir ? Quels liens pouvez-vous faire? Dans quelles situations pratiques pouvez-vous appliquer les définitions et les équations de ce chapitre ? Faites un résumé et un schéma. Voir : Hyper-physics Mechanics, constant acceleration, free fall Animation équations