Gravité et chute libre

Lâchez quelque chose et il tombe — ce n'est pas une coïncidence, c'est la gravité : deux masses s'attirent mutuellement. La formule $F = ma$ de Force et lois de Newton décrit exactement cette poussée et cette traction, et la Terre, énorme et juste sous vos pieds, domine la vie quotidienne.

Quelle est la force d'attraction de la Terre ?

À la surface, chaque kilogramme de matière est attiré vers le centre avec environ 9,8 newtons. Ce nombre s'appelle $g$ :

1 kg → environ 9,8 N ;
50 kg → environ 490 N.

Montez sur une balance et la lecture est précisément cette force.

Chute libre : plus rapide à chaque seconde

Sans résistance de l'air, un objet en chute gagne environ 9,8 m/s de vitesse chaque seconde :

$v = gt$

Après 1 seconde : 9,8 m/s. Après 2 : 19,6 m/s. Après 3 : 29,4 m/s. Ce mouvement « même gain à chaque seconde » est une accélération uniforme — l'accélération de Vitesse et mouvement est $g$ ici. La distance parcourue :

$d = \frac{1}{2}gt^2$

Quelle distance en deux secondes

$d = \frac{1}{2} \times 9,8 \times 2^2 = 19,6$ mètres. Pas $9,8 \times 4 = 39,2$ — ce $\frac{1}{2}$ compte, car la vitesse commence à zéro et augmente progressivement.

Masse et poids

La masse est la quantité de matière qu'un objet contient (en kg) — elle ne change jamais. Le poids est la force qu'une planète exerce sur lui (en N) — il change avec la planète :

$W = mg$

L'attraction de la Lune est environ un sixième de celle de la Terre, $g \approx 1,6$ m/s².

Votre poids survit-il au voyage sur la Lune ?

Un astronaute de 50 kg : sur Terre $W = 50 \times 9,8 = 490$ N ; sur la Lune $W = 50 \times 1,6 = 80$ N. Le poids diminue considérablement, mais la masse reste de 50 kg — la personne n'est pas devenue plus petite, la Lune attire simplement plus doucement.

Avec l'air sur le chemin

Sur Terre, une plume voltige tandis qu'une pierre tombe en flèche — la résistance de l'air freine la plume. En 1971, un astronaute sur la Lune (qui n'a pas d'air) a lâché un marteau et une plume ensemble, et les deux ont touché le sol en même temps. Dans le vide, tout tombe de la même manière. Là où la résistance de l'air est forte — pensez à un parachutiste avant l'ouverture du parachute — la traînée augmente jusqu'à équilibrer la gravité, et la vitesse cesse d'augmenter. Cette vitesse est la vitesse terminale, environ 200 km/h pour un parachutiste.

Une histoire, deux livres de comptes

Tomber, c'est échanger de la hauteur contre de la vitesse : l'énergie potentielle devient énergie cinétique dans la comptabilité de Travail et énergie. Racontez l'histoire une fois avec les forces, une fois avec l'énergie — les deux comptes devraient s'équilibrer.

Vérifiez vos connaissances

Quiz rapide

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1. En chute libre, quelle distance un objet parcourt-il en 2 secondes ?
2. Combien pèse un astronaute de 50 kg sur la Lune ?
3. Dans le vide, la plume et le marteau atterrissent ensemble parce que…