On sait que la planète Terre attire n'importe quel corps vers son noyau en utilisant ce qu'on appelle champ gravitationnel . Cela veut dire que quoi distance plus longue entre le corps et la surface de notre planète, plus cela l'affecte, et plus

Un corps tombant verticalement vers le bas est toujours soumis à la force mentionnée ci-dessus, à cause de laquelle le corps tombera certainement vers le bas. Restes question ouverte quelle sera sa vitesse en tombant ? D'une part, l'objet est influencé par la résistance de l'air, qui est assez forte, d'autre part, le corps est d'autant plus attiré vers la Terre qu'il s'en éloigne. Le premier sera évidemment un obstacle et réduira la vitesse, le second donnera une accélération et augmentera la vitesse. Ainsi, une autre question se pose : est-ce que la chute libre est possible dans conditions terrestres? À proprement parler, les corps ne sont possibles que dans le vide, où il n’y a aucune interférence sous forme de résistance au flux d’air. Or, dans le cadre de la physique moderne, la chute libre d'un corps est considérée comme un mouvement vertical qui ne rencontre pas d'interférence (la résistance de l'air peut être négligée dans ce cas).

Le fait est qu'il n'est possible de créer que artificiellement des conditions dans lesquelles un objet qui tombe n'est pas affecté par d'autres forces, en particulier le même air. Il a été prouvé expérimentalement que la vitesse chute libre d'un corps dans le vide est toujours égal au même nombre, quel que soit le poids du corps. Ce mouvement est appelé uniformément accéléré. Il a été décrit pour la première fois par le célèbre physicien et astronome Galileo Galilei il y a plus de 4 siècles. La pertinence de telles conclusions n’a pas perdu de sa force jusqu’à aujourd’hui.

Comme déjà mentionné, la chute libre d'un corps dans le cadre de la vie quotidienne est un nom conventionnel et pas tout à fait correct. En fait, la vitesse de chute libre d’un corps est inégale. Le corps se déplace avec une accélération, grâce à laquelle un tel mouvement est décrit comme cas particulier mouvement uniformément accéléré. En d’autres termes, la vitesse du corps change à chaque seconde. En gardant cette clause à l’esprit, nous pouvons trouver la vitesse de chute libre du corps. Si nous ne donnons pas d'accélération à un objet (c'est-à-dire que nous ne le lançons pas, mais l'abaissons simplement d'une hauteur), alors sa vitesse initiale sera égale à zéro : Vo = 0. A chaque seconde, la vitesse augmentera proportionnellement à l'accélération : gt.

Il est important de commenter ici l'entrée de la variable g. C'est l'accélération de la chute libre. Auparavant, nous avons déjà noté la présence d'une accélération lorsqu'un corps tombe dans des conditions normales, c'est-à-dire en présence d'air et sous l'influence de la gravité. Tout corps tombe sur Terre avec une accélération égale à 9,8 m/s2, quelle que soit sa masse.

Maintenant, en gardant cette mise en garde à l’esprit, nous dérivons une formule qui aidera à calculer la vitesse de chute libre d’un corps :

Autrement dit, à la vitesse initiale (si nous l'avons transmise au corps en lançant, en poussant ou en effectuant d'autres manipulations), nous ajoutons le produit du nombre de secondes qu'il a fallu au corps pour atteindre la surface. Si la vitesse initiale est nulle, alors la formule prend la forme :

C’est simplement le produit de l’accélération de la gravité et du temps.

De même, connaissant la vitesse de chute libre d'un objet, on peut en déduire le temps de son mouvement ou vitesse initiale.

Il convient également de distinguer la formule de calcul de la vitesse, car dans ce cas, des forces agiront qui ralentiront progressivement la vitesse de déplacement de l'objet lancé.

Dans le cas que nous avons considéré, le corps n'est affecté que par la force de gravité et la résistance des flux d'air, ce qui, dans l'ensemble, n'affecte pas le changement de vitesse.

Il a pris deux tubes de verre, appelés tubes de Newton, et en a pompé l'air (Fig. 1). Puis il mesura le temps de chute d'une balle lourde et d'une plume légère dans ces tubes. Il s'est avéré qu'ils tombent en même temps.

Nous voyons que si nous supprimons la résistance de l'air, rien n'empêchera ni la plume ni la balle de tomber - elles tomberont librement. C'est cette propriété qui a servi de base à la définition de la chute libre.

La chute libre est le mouvement d'un corps uniquement sous l'influence de la gravité, en l'absence d'autres forces.

À quoi ressemble la chute libre ? Si vous soulevez un objet et le relâchez, la vitesse de l'objet changera, ce qui signifie que le mouvement est accéléré, voire uniformément accéléré.

Pour la première fois, Galileo Galilei a affirmé et prouvé que la chute libre des corps est uniformément accélérée. Il a mesuré l'accélération avec laquelle de tels corps se déplacent, c'est ce qu'on appelle l'accélération de la gravité, et elle est d'environ 9,8 m/s 2.

Ainsi, la chute libre est un cas particulier de mouvement uniformément accéléré. Cela signifie que toutes les équations obtenues sont valables pour ce mouvement :

pour la projection de vitesse : V x = V 0x + a x t

pour la projection de déplacement : S x = V 0x t + a x t 2 /2

détermination de la position du corps à tout instant : x(t) = x 0 + V 0x t + a x t 2 /2

x signifie que notre mouvement est rectiligne, le long de l'axe x, que nous choisissons traditionnellement horizontalement.

Si le corps se déplace verticalement, alors il est d'usage de désigner l'axe y et nous obtenons (Fig. 2) :

Riz. 2. Mouvement vertical du corps ()

Les équations prennent la forme suivante absolument identique, où g est l'accélération de la chute libre, h est le déplacement en hauteur. Ces trois équations décrivent comment résoudre le problème principal de mécanique dans le cas de la chute libre.

Le corps est projeté verticalement vers le haut avec une vitesse initiale V 0 (Fig. 3). Trouvons la hauteur à laquelle le corps est projeté. Écrivons l'équation du mouvement de ce corps :

Riz. 3. Exemple de tâche ()

La connaissance des équations les plus simples nous a permis de trouver la hauteur à laquelle on peut lancer un corps.

L'ampleur de l'accélération due à la gravité dépend de la latitude géographique de la zone : elle est maximale aux pôles et minimale à l'équateur. De plus, l'accélération de la chute libre dépend de la composition la croûte terrestre sous l'endroit où nous sommes. S'il y a des gisements de minéraux lourds, la valeur de g sera un peu plus grande, s'il y a des vides, alors elle sera un peu moindre. Cette méthode est utilisée par les géologues pour déterminer les gisements de minerais lourds ou de gaz, de pétrole, on l'appelle gravimétrie.

Si nous voulons décrire avec précision le mouvement d’un corps tombant à la surface de la Terre, nous devons alors nous rappeler que la résistance de l’air est toujours présente.

Le physicien parisien Lenormand au XVIIIe siècle, après avoir fixé les extrémités des aiguilles à tricoter à un parapluie ordinaire, sauta du toit de la maison. Encouragé par son succès, il fabrique un parapluie spécial avec un siège et saute d'une tour de la ville de Montelier. Il a appelé son invention un parachute, ce qui signifie « anti-chute » en français.

Galileo Galilei a été le premier à montrer que le moment où un corps tombe sur Terre ne dépend pas de sa masse, mais est déterminé par les caractéristiques de la Terre elle-même. A titre d'exemple, il a cité une discussion sur la chute d'un corps ayant une certaine masse sur une période de temps. Lorsque ce corps est divisé en deux moitiés identiques, celles-ci commencent à tomber, mais si la vitesse de chute du corps et le temps de chute dépendent de la masse, alors ils devraient tomber plus lentement, mais comment ? Après tout, leur masse totale n’a pas changé. Pourquoi? Peut-être qu’une moitié empêche l’autre moitié de tomber ? Nous arrivons à une contradiction, ce qui signifie que l’hypothèse selon laquelle la vitesse de chute dépend de la masse du corps est injuste.

Nous arrivons donc à la définition correcte de la chute libre.

La chute libre est le mouvement d'un corps uniquement sous l'influence de la gravité. Aucune autre force n’agit sur le corps.

Nous sommes habitués à utiliser la valeur d'accélération gravitationnelle de 9,8 m/s 2 , c'est la valeur la plus adaptée à notre physiologie. Nous savons que l’accélération due à la gravité varie en fonction de la situation géographique, mais ces changements sont insignifiants. Quelles valeurs l'accélération de la gravité prend-elle sur les autres ? corps célestes Oh? Comment prédire si une personne peut y vivre confortablement ? Rappelons la formule de la chute libre (Fig. 4) :

Riz. 4. Tableau d'accélération de la chute libre sur les planètes ()

Plus le corps céleste est massif, plus l'accélération de la chute libre sur lui est grande, plus il est impossible pour un corps humain de se trouver dessus. Connaissant l'accélération de la gravité sur divers corps célestes, nous pouvons déterminer la densité moyenne de ces corps célestes, et connaissant la densité moyenne, nous pouvons prédire de quoi sont faits ces corps célestes, c'est-à-dire déterminer leur structure.

Il s'agit de que mesurer l’accélération de la gravité en différents points de la Terre est une méthode puissante d’exploration géologique. De cette manière, sans creuser de trous, sans forer de puits ou de mines, on peut déterminer la présence de minéraux dans l'épaisseur de la croûte terrestre. La première méthode consiste à mesurer l'accélération de la gravité à l'aide de balances à ressort géologiques, dont la sensibilité est phénoménale, jusqu'au millionième de gramme (Fig. 5).

La deuxième façon consiste à utiliser un pendule mathématique très précis, car, connaissant la période d'oscillation du pendule, on peut calculer l'accélération de la chute libre : plus la période est courte, plus l'accélération de la chute libre est grande. Cela signifie qu’en mesurant l’accélération de la gravité en différents points de la Terre à l’aide d’un pendule très précis, vous pouvez voir si elle est devenue plus grande ou plus petite.

Quelle est la norme de l’ampleur de l’accélération de la gravité ? Le globe n'est pas une sphère parfaite, mais un géoïde, c'est-à-dire légèrement aplati aux pôles. Cela signifie qu'aux pôles la valeur de l'accélération gravitationnelle sera plus grande qu'à l'équateur ; à l'équateur elle est minime, mais à la même latitude elle devrait être la même. Cela signifie qu'en mesurant l'accélération de la gravité en différents points d'une même latitude, on peut juger par son changement de la présence de certains fossiles. Cette méthode est appelée exploration gravimétrique, grâce à elle des gisements de pétrole ont été découverts au Kazakhstan et Sibérie occidentale.

Disponibilité des minéraux, gisements substances lourdes ou les vides peuvent influencer non seulement l’ampleur de l’accélération de la gravité, mais aussi sa direction. Si l’on mesure l’accélération de la gravité à proximité d’une grande montagne, alors ce corps massif influencera la direction de l’accélération de la gravité, car il attirera également pendule mathématique, la méthode par laquelle nous mesurons l’accélération de la gravité.

Bibliographie

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. La physique ( un niveau de base de) - M. : Mnémosyne, 2012.
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Physique 10e année. - M. : Mnémosyne, 2014.
3. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Physique - 9, Moscou, Éducation, 1990.

Devoirs

1. Quel type de mouvement est la chute libre ?
2. Quelles sont les caractéristiques de la chute libre ?
3. Quelle expérience montre que tous les corps sur Terre tombent avec la même accélération ?

1. Portail Internet Class-fizika.narod.ru ().
2. Portail Internet Nado5.ru ().
3. Portail Internet Fizika.in ().

En mécanique classique, l'état d'un objet qui se déplace librement dans un champ gravitationnel est appelé chute libre. Si un objet tombe dans l’atmosphère, il est soumis à une force de traînée supplémentaire et son mouvement dépend non seulement de l’accélération gravitationnelle, mais également de sa masse, de sa section transversale et d’autres facteurs. Or, un corps tombant dans le vide n’est soumis qu’à une seule force, à savoir la gravité.

Des exemples de chute libre sont les vaisseaux spatiaux et les satellites en orbite terrestre basse, car ils sont soumis à une seule force - Gravité terrestre. Les planètes en orbite autour du Soleil sont également en chute libre. Les objets tombant au sol à faible vitesse peuvent également être considérés comme tombant librement, car dans ce cas la résistance de l'air est négligeable et peut être négligée. Si la seule force agissant sur les objets est la gravité et qu'il n'y a pas de résistance de l'air, l'accélération est la même pour tous les objets et est égale à l'accélération de la gravité à la surface de la Terre 9,8 mètres par seconde par seconde (m/s²) ou 32,2 pieds en seconde par seconde (ft/s²). A la surface d’autres corps astronomiques, l’accélération de la gravité sera différente.

Les parachutistes, bien sûr, disent qu'avant l'ouverture du parachute, ils sont en chute libre, mais en réalité un parachutiste ne peut jamais être en chute libre, même si le parachute n'est pas encore ouvert. Oui, un parachutiste en « chute libre » est affecté par la force de gravité, mais il est également affecté par la force opposée : la résistance de l'air, et la force de résistance de l'air n'est que légèrement inférieure à la force de gravité.

S’il n’y avait pas de résistance de l’air, la vitesse d’un corps en chute libre augmenterait de 9,8 m/s chaque seconde.

La vitesse et la distance d'un corps en chute libre sont calculées comme suit :

v₀ - vitesse initiale (m/s).

v- vitesse verticale finale (m/s).

h₀ - hauteur initiale (m).

h- hauteur de chute (m).

t- temps(s) de chute.

g- accélération de la chute libre (9,81 m/s2 à la surface de la Terre).

Si v₀=0 et h₀=0, on a :

si le temps de chute libre est connu :

si la distance de chute libre est connue :

si la vitesse finale de chute libre est connue :

Ces formules sont utilisées dans cette calculatrice chute libre.

En chute libre, lorsqu'il n'y a aucune force pour soutenir le corps, apesanteur. L'apesanteur est l'absence de forces extérieures agissant sur le corps depuis le sol, la chaise, la table et d'autres objets environnants. En d’autres termes, soutenez les forces de réaction. Typiquement ces forces agissent dans une direction perpendiculaire à la surface de contact avec le support, et le plus souvent verticalement vers le haut. L'apesanteur peut être comparée à la nage dans l'eau, mais de telle manière que la peau ne sent pas l'eau. Tout le monde connaît cette sensation de son propre poids lorsque l'on débarque à terre après une longue baignade dans la mer. C'est pourquoi les bassins d'eau sont utilisés pour simuler l'apesanteur lors de l'entraînement des cosmonautes et des astronautes.

Le champ gravitationnel lui-même ne peut pas créer de pression sur votre corps. Par conséquent, si vous êtes en chute libre dans un objet de grande taille (par exemple, un avion) ​​qui est également dans cet état, votre corps ne sera affecté par aucun effet. forces externes interaction du corps avec le support et une sensation d'apesanteur apparaît, presque la même que dans l'eau.

Avion pour l'entraînement en apesanteur conçu pour créer une apesanteur à court terme dans le but de former des cosmonautes et des astronautes, ainsi que pour réaliser diverses expériences. De tels avions ont été et sont actuellement utilisés dans plusieurs pays. Pendant de courtes périodes, d'une durée d'environ 25 secondes par minute de vol, l'avion est en état d'apesanteur, ce qui signifie qu'il n'y a aucune réaction au sol de la part des occupants.

Divers avions ont été utilisés pour simuler l'apesanteur : en URSS et en Russie, des avions de production modifiés Tu-104AK, Tu-134LK, Tu-154MLK et Il-76MDK ont été utilisés à cet effet depuis 1961. Aux États-Unis, les astronautes s'entraînent depuis 1959 sur des AJ-2, C-131, KC-135 et Boeing 727-200 modifiés. En Europe, le Centre National recherche spatiale(CNES, France) utilise un avion Airbus A310 pour la formation en apesanteur. La modification consiste à modifier les systèmes de carburant, hydrauliques et quelques autres afin d'assurer leur fonctionnement normal dans des conditions d'apesanteur à court terme, ainsi qu'à renforcer les ailes afin que l'avion puisse résister à des accélérations accrues (jusqu'à 2G).

Malgré le fait que parfois, en décrivant les conditions de chute libre pendant vol spatial en orbite autour de la Terre, ils parlent de l'absence de gravité, bien sûr, la gravité est présente dans tout vaisseau spatial. Ce qui manque, c'est le poids, c'est-à-dire la force de réaction de l'appui sur les objets situés dans vaisseau spatial, qui se déplacent dans l’espace avec la même accélération due à la gravité, qui est à peine inférieure à celle sur Terre. Par exemple, sur une orbite terrestre basse à une altitude de 350 km, sur laquelle l'International station spatiale(ISS) vole autour de la Terre, l'accélération gravitationnelle est de 8,8 m/s², soit seulement 10 % de moins qu'à la surface de la Terre.

Pour décrire l'accélération réelle d'un objet (généralement avion) concernant l'accélération de la chute libre à la surface de la Terre, un terme spécial est généralement utilisé - surcharge. Si vous êtes allongé, assis ou debout sur le sol, votre corps est soumis à 1 g de force (c'est-à-dire qu'il n'y en a pas). Si vous êtes dans un avion qui décolle, vous ressentirez environ 1,5 G. Si le même avion effectue un virage coordonné à rayon serré, les passagers peuvent subir jusqu'à 2 g, ce qui signifie que leur poids a doublé.

Les gens sont habitués à vivre dans des conditions sans surcharge (1 g), donc toute surcharge a un effet important sur le corps humain. Tout comme dans les avions de laboratoire en apesanteur, dans lesquels tous les systèmes de traitement des fluides doivent être modifiés pour fonctionner correctement dans des conditions de g zéro, voire négatives, les humains ont également besoin d'aide et de « modifications » similaires pour survivre dans de telles conditions. Une personne non entraînée peut perdre connaissance avec une surcharge de 3 à 5 g (selon la direction de la surcharge), car une telle surcharge est suffisante pour priver le cerveau d'oxygène, car le cœur ne peut pas lui fournir suffisamment de sang. À cet égard, les pilotes militaires et les astronautes s'entraînent sur des centrifugeuses en conditions de surcharge élevées pour éviter la perte de conscience pendant ceux-ci. Pour éviter une perte de vision et de conscience à court terme, qui, dans des conditions de travail, peut être fatale, les pilotes, les cosmonautes et les astronautes portent des combinaisons à compensation d'altitude, qui limitent le flux sanguin du cerveau pendant une surcharge en assurant une pression uniforme sur l'ensemble du cerveau. surface du corps humain.

En mécanique classique, l'état d'un objet qui se déplace librement dans un champ gravitationnel est appelé chute libre. Si un objet tombe dans l’atmosphère, il est soumis à une force de traînée supplémentaire et son mouvement dépend non seulement de l’accélération gravitationnelle, mais également de sa masse, de sa section transversale et d’autres facteurs. Or, un corps tombant dans le vide n’est soumis qu’à une seule force, à savoir la gravité.

Des exemples de chute libre sont les vaisseaux spatiaux et les satellites en orbite terrestre basse, car la seule force agissant sur eux est la gravité. Les planètes en orbite autour du Soleil sont également en chute libre. Les objets tombant au sol à faible vitesse peuvent également être considérés comme tombant librement, car dans ce cas la résistance de l'air est négligeable et peut être négligée. Si la seule force agissant sur les objets est la gravité et qu'il n'y a pas de résistance de l'air, l'accélération est la même pour tous les objets et est égale à l'accélération de la gravité à la surface de la Terre 9,8 mètres par seconde par seconde (m/s²) ou 32,2 pieds en seconde par seconde (ft/s²). A la surface d’autres corps astronomiques, l’accélération de la gravité sera différente.

Les parachutistes, bien sûr, disent qu'avant l'ouverture du parachute, ils sont en chute libre, mais en réalité un parachutiste ne peut jamais être en chute libre, même si le parachute n'est pas encore ouvert. Oui, un parachutiste en « chute libre » est affecté par la force de gravité, mais il est également affecté par la force opposée : la résistance de l'air, et la force de résistance de l'air n'est que légèrement inférieure à la force de gravité.

S’il n’y avait pas de résistance de l’air, la vitesse d’un corps en chute libre augmenterait de 9,8 m/s chaque seconde.

La vitesse et la distance d'un corps en chute libre sont calculées comme suit :

v₀ - vitesse initiale (m/s).

v- vitesse verticale finale (m/s).

h₀ - hauteur initiale (m).

h- hauteur de chute (m).

t- temps(s) de chute.

g- accélération de la chute libre (9,81 m/s2 à la surface de la Terre).

Si v₀=0 et h₀=0, on a :

si le temps de chute libre est connu :

si la distance de chute libre est connue :

si la vitesse finale de chute libre est connue :

Ces formules sont utilisées dans ce calculateur de chute libre.

En chute libre, lorsqu'il n'y a aucune force pour soutenir le corps, apesanteur. L'apesanteur est l'absence de forces extérieures agissant sur le corps depuis le sol, la chaise, la table et d'autres objets environnants. En d’autres termes, soutenez les forces de réaction. Typiquement ces forces agissent dans une direction perpendiculaire à la surface de contact avec le support, et le plus souvent verticalement vers le haut. L'apesanteur peut être comparée à la nage dans l'eau, mais de telle manière que la peau ne sent pas l'eau. Tout le monde connaît cette sensation de son propre poids lorsque l'on débarque à terre après une longue baignade dans la mer. C'est pourquoi les bassins d'eau sont utilisés pour simuler l'apesanteur lors de l'entraînement des cosmonautes et des astronautes.

Le champ gravitationnel lui-même ne peut pas créer de pression sur votre corps. Ainsi, si vous êtes en chute libre dans un objet de grande taille (par exemple, dans un avion), qui est également dans cet état, aucune force extérieure d'interaction entre le corps et le support n'agit sur votre corps et une sensation de l'apesanteur apparaît, presque comme dans l'eau .

Avion pour l'entraînement en apesanteur conçu pour créer une apesanteur à court terme dans le but de former des cosmonautes et des astronautes, ainsi que pour réaliser diverses expériences. De tels avions ont été et sont actuellement utilisés dans plusieurs pays. Pendant de courtes périodes, d'une durée d'environ 25 secondes par minute de vol, l'avion est en état d'apesanteur, ce qui signifie qu'il n'y a aucune réaction au sol de la part des occupants.

Divers avions ont été utilisés pour simuler l'apesanteur : en URSS et en Russie, des avions de production modifiés Tu-104AK, Tu-134LK, Tu-154MLK et Il-76MDK ont été utilisés à cet effet depuis 1961. Aux États-Unis, les astronautes s'entraînent depuis 1959 sur des AJ-2, C-131, KC-135 et Boeing 727-200 modifiés. En Europe, le Centre national de recherche spatiale (CNES, France) utilise un avion Airbus A310 pour la formation en apesanteur. La modification consiste à modifier les systèmes de carburant, hydrauliques et quelques autres afin d'assurer leur fonctionnement normal dans des conditions d'apesanteur à court terme, ainsi qu'à renforcer les ailes afin que l'avion puisse résister à des accélérations accrues (jusqu'à 2G).

Malgré le fait que parfois, lorsqu'ils décrivent les conditions de chute libre lors d'un vol spatial en orbite autour de la Terre, ils parlent de l'absence de gravité, la gravité est bien sûr présente dans tout vaisseau spatial. Ce qui manque, c'est le poids, c'est-à-dire la force de réaction d'appui sur les objets du vaisseau spatial, qui se déplacent dans l'espace avec la même accélération due à la gravité, qui est à peine inférieure à celle sur Terre. Par exemple, sur l'orbite terrestre de 350 km de haut sur laquelle la Station spatiale internationale (ISS) fait le tour de la Terre, l'accélération gravitationnelle est de 8,8 m/s², soit seulement 10 % de moins qu'à la surface de la Terre.

Pour décrire l'accélération réelle d'un objet (généralement un avion) ​​par rapport à l'accélération de la gravité à la surface de la Terre, un terme spécial est généralement utilisé : surcharge. Si vous êtes allongé, assis ou debout sur le sol, votre corps est soumis à 1 g de force (c'est-à-dire qu'il n'y en a pas). Si vous êtes dans un avion qui décolle, vous ressentirez environ 1,5 G. Si le même avion effectue un virage coordonné à rayon serré, les passagers peuvent subir jusqu'à 2 g, ce qui signifie que leur poids a doublé.

Les gens sont habitués à vivre dans des conditions sans surcharge (1 g), donc toute surcharge a un effet important sur le corps humain. Tout comme dans les avions de laboratoire en apesanteur, dans lesquels tous les systèmes de traitement des fluides doivent être modifiés pour fonctionner correctement dans des conditions de g zéro, voire négatives, les humains ont également besoin d'aide et de « modifications » similaires pour survivre dans de telles conditions. Une personne non entraînée peut perdre connaissance avec une surcharge de 3 à 5 g (selon la direction de la surcharge), car une telle surcharge est suffisante pour priver le cerveau d'oxygène, car le cœur ne peut pas lui fournir suffisamment de sang. À cet égard, les pilotes militaires et les astronautes s'entraînent sur des centrifugeuses en conditions de surcharge élevées pour éviter la perte de conscience pendant ceux-ci. Pour éviter une perte de vision et de conscience à court terme, qui, dans des conditions de travail, peut être fatale, les pilotes, les cosmonautes et les astronautes portent des combinaisons à compensation d'altitude, qui limitent le flux sanguin du cerveau pendant une surcharge en assurant une pression uniforme sur l'ensemble du cerveau. surface du corps humain.

La chute libre d'un corps est son mouvement uniforme, qui se produit sous l'influence de la gravité. A ce moment, les autres forces pouvant agir sur le corps sont soit absentes, soit si faibles que leur influence n'est pas prise en compte. Par exemple, lorsqu’un parachutiste saute d’un avion, il tombe librement pendant les premières secondes qui suivent le saut. Ce court laps de temps se caractérise par une sensation d’apesanteur, semblable à celle ressentie par les astronautes à bord d’un vaisseau spatial.

Histoire de la découverte du phénomène

Les scientifiques ont découvert la chute libre d'un corps au Moyen Âge : Albert de Saxe et Nicolas Ores ont étudié ce phénomène, mais certaines de leurs conclusions étaient erronées. Par exemple, ils ont fait valoir que la vitesse de chute d’un objet lourd augmente en proportion directe avec la distance parcourue. En 1545, une correction à cette erreur fut apportée par le scientifique espagnol D. Soto, qui établit le fait que la vitesse d'un corps en chute augmente proportionnellement au temps qui s'écoule depuis le début de la chute de cet objet.

En 1590, le physicien italien Galileo Galilei formulé une loi qui établit une dépendance claire de la distance parcourue par un objet qui tombe au temps. Les scientifiques ont également prouvé qu'en l'absence de résistance de l'air, tous les objets sur Terre tombent avec la même accélération, bien qu'avant sa découverte, il était généralement admis que les objets lourds tombaient plus rapidement.

Une nouvelle quantité a été découverte - Accélération de la gravité, qui se compose de deux composants : l’accélération gravitationnelle et centrifuge. L'accélération de la gravité est désignée par la lettre g et a sens différent pour différents points du globe : de 9,78 m/s 2 (indicateur de l'équateur) à 9,83 m/s 2 (valeur d'accélération aux pôles). La précision des indicateurs est affectée par la longitude, la latitude, l'heure de la journée et certains autres facteurs.

La valeur standard de g est considérée comme étant de 9,80665 m/s 2 . Dans les calculs physiques qui ne nécessitent pas une grande précision, la valeur de l'accélération est prise à 9,81 m/s 2 . Pour faciliter les calculs, il est permis de prendre la valeur de g égale à 10 m/s 2 .

Afin de démontrer comment un objet tombe conformément à la découverte de Galilée, les scientifiques ont mis en place l'expérience suivante : des objets de masses différentes sont placés dans un long tube de verre et l'air est pompé hors du tube. Après cela, le tube est retourné, tous les objets tombent simultanément au fond du tube sous l'influence de la gravité, quelle que soit leur masse.

Lorsque les mêmes objets sont placés dans n'importe quel environnement, simultanément à la force de gravité, une force de résistance agit sur eux, de sorte que les objets, en fonction de leur masse, de leur forme et de leur densité, tomberont à des moments différents.

Formules de calcul

Il existe des formules qui peuvent être utilisées pour calculer divers indicateurs associés à la chute libre. Ils utilisent ce qui suit légende:

1. u est la vitesse finale à laquelle le corps étudié se déplace, m/s ;
2. h est la hauteur à partir de laquelle le corps étudié se déplace, m ;
3. t est le temps de mouvement du corps étudié, s ;
4. g - accélération (valeur constante égale à 9,8 m/s 2).

La formule pour déterminer la distance parcourue par un objet en chute à une vitesse finale et un temps de chute connus : h = ut /2.

Formule pour calculer la distance parcourue par un objet qui tombe valeur constante g et temps : h = gt 2 /2.

La formule pour déterminer la vitesse d'un objet tombant à la fin de la chute avec un temps de chute connu : u = gt.

La formule de calcul de la vitesse d'un objet à la fin de sa chute, si la hauteur de laquelle tombe l'objet étudié est connue : u = √2 gh.

Si tu n'approfondis pas savoir scientifique, la définition quotidienne de la libre circulation implique le mouvement d'un corps dans l'atmosphère terrestre, lorsqu'il n'est affecté par aucun facteur extérieur autre que la résistance de l'air ambiant et la gravité.

À différents moments, les bénévoles s'affrontent pour tenter d'établir un record personnel. En 1962, le parachutiste d'essai de l'URSS Evgeniy Andreev a établi un record qui a été inscrit dans le Livre Guinness des records : en sautant avec un parachute en chute libre, il a parcouru une distance de 24 500 m, sans utiliser de parachute de freinage pendant le saut.

En 1960, l'Américain D. Kittinger a réalisé un saut en parachute d'une hauteur de 31 000 m, mais en utilisant un système de freinage en parachute.

En 2005, un record de vitesse en chute libre a été enregistré - 553 km/h, et sept ans plus tard, un nouveau record a été établi - cette vitesse a été augmentée à 1342 km/h. Ce record appartient au parachutiste autrichien Felix Baumgartner, connu dans le monde entier pour ses cascades dangereuses.

Vidéo

Regardez une vidéo intéressante et éducative qui vous parlera de la vitesse de chute des corps.