calculateur de chute libre
Ce calculateur de chute libre détermine la vitesse et le temps de chute d'un objet tombant verticalement sur la Terre ou sur d'autres planètes, si la hauteur est connue. Le frottement de l'air n'est pas pris en compte . Le calculateur peut également calculer la hauteur et la durée de la chute si la vitesse est connue, ainsi que la vitesse et la hauteur de l'impact si l'heure est connue.
La chute libre est l’une des plus grandes idées fausses sur la science dans l’histoire de l’humanité : Aristote affirmait que la vitesse à laquelle un objet tombe est proportionnelle à sa masse, une croyance qui a empêché pendant des siècles les scientifiques de développer une théorie correcte de la chute libre.
Ce n'est qu'au XVIe siècle que les premières expériences sur le sujet commencèrent à renverser cette fausse croyance, avec la contribution majeure du grand scientifique Galilée, sa célèbre expérience de la Tour Penchée de Pise, qui résolvait le problème de la chute libre.
Définition et formule de la chute libre
En mécanique classique, l’état dans lequel un objet se déplace librement sous l’influence de la gravité est appelé chute libre. Si un objet traverse l’atmosphère, il subit une traînée supplémentaire et son mouvement dépend non seulement de l’accélération due à la gravité, mais également de sa masse, de sa section transversale et d’autres facteurs. Cependant, pour un objet tombant dans le vide, la gravité est la seule force agissant sur lui.
Des exemples de chute libre sont les engins spatiaux et les satellites en orbite autour de la Terre, car la gravité terrestre est la seule force agissant sur eux. Les planètes en orbite autour du Soleil sont également en chute libre. Un objet tombant au sol à faible vitesse peut être considéré comme en chute libre car la résistance de l’air est dans ce cas négligeable. Si la gravité était la seule influence agissant sur divers objets et qu'il n'y avait pas de résistance de l'air, l'accélération de tous les objets serait la même, égale à l'accélération due à la gravité à la surface de la Terre de 9,8 mètres par seconde carrée (m/s²). ou 32,2 pieds par seconde carrée (pi/s²). Sur les surfaces d’autres planètes et corps célestes, l’accélération due à la gravité est différente.
Nous avons vu que les objets accélèrent constamment. Un exemple d'objet avec une accélération presque constante est un objet en chute libre sous l'influence de la gravité terrestre. Le calculateur de chute libre vous aidera à calculer la vitesse et la distance de chute libre rapidement et facilement.
Lorsqu'un objet subit une chute libre, sa vitesse augmente à un rythme constant à mesure qu'il tombe. Nous pouvons calculer cette vitesse à l’aide de l’équation mentionnée ci-dessous.
Tous les objets tombent vers la Terre avec la même accélération vers le bas, quels que soient leur taille ou leur poids, si d'autres forces externes telles que la résistance de l'air ou la friction n'agissent pas sur eux.
Comment utiliser le calculateur de chute libre ?
À l'aide du calculateur de chute libre, vous pouvez calculer la vitesse de chute libre, la vitesse initiale de chute libre, le temps de chute libre et la hauteur de chute libre en fonction des valeurs d'entrée.
vitesse de chute libre
Semblable au calcul de la vitesse finale d’une particule avec une accélération constante, nous pouvons calculer la vitesse finale d’un objet en chute libre à l’aide de la formule suivante.
Les variables du calculateur de chute libre incluent
Vitesse initiale (v0) La vitesse de la particule à t0
Accélération due à la gravité (g) Accélération due à la gravité d'un objet
Temps (t) L'intervalle de temps nécessaire à la chute libre de l'objet.
Vitesse finale (vt) La vitesse finale (t) de l'objet lorsqu'il est en chute libre à ce moment-là. Nous pouvons le calculer en utilisant la formule suivante
Vitesse de chute libre en utilisant l'altitude
Semblable au calcul de la vitesse finale d’une particule avec une accélération constante, nous pouvons calculer la vitesse finale d’un objet en chute libre à l’aide de la formule suivante.
Les variables du calculateur de chute libre incluent
Vitesse initiale (v0) La vitesse de la particule à t0
Accélération due à la gravité (g) Accélération due à la gravité d'un objet
Temps (t) L'intervalle de temps nécessaire à la chute libre de l'objet.
Hauteur (h) La distance parcourue par l'objet après une chute pendant une certaine période de temps t
Vitesse finale (vt) La vitesse finale d'un objet en chute libre au temps t. Nous pouvons le calculer en utilisant la formule suivante
Distance de chute libre ou hauteur de chute libre
Nous pouvons calculer la distance ou la hauteur à laquelle un objet tombe en chute libre en saisissant une valeur pour la vitesse initiale et le temps nécessaire à l'objet pour tomber. Nous pouvons le calculer en utilisant la formule suivante
Les variables de la calculatrice incluent
Vitesse initiale (v0) La vitesse de la particule à t0
Accélération due à la gravité (g) Accélération due à la gravité d'un objet
Temps (t) L'intervalle de temps nécessaire à la chute libre de l'objet.
Hauteur (h) La hauteur de chute ou la distance de chute libre couverte par l'objet.
Qu’est-ce que la chute libre ?
Un objet tombant vers la Terre sous l’effet de la gravité est dit en chute libre.
Vers le IVe siècle avant JC, Aristote croyait que les objets plus lourds tombaient plus vite que les plus légers. Cependant, cela n’a pas été le cas et a été réfuté plus tard par Galilée. Il croyait qu’un objet tomberait vers la Terre avec une accélération constante, quel que soit son poids.
La plume tombe plus lentement que la balle car la résistance de l'air est une force qui s'oppose à la force descendante de la gravité terrestre. Il y a plus de friction entre les plumes et l'air, donc elles tombent plus lentement, et il y a moins de friction entre les balles et l'air, donc elles tombent plus vite.
Un objet en chute libre peut être utilisé comme exemple d'objet se déplaçant avec une accélération constante, puisque nous pouvons considérer l'accélération due à la gravité comme approximativement constante (la gravité varie en fonction de la hauteur et de l'emplacement sur Terre).
Comment est calculée la vitesse de chute libre ?
La vitesse de chute libre est calculée à l'aide de l'équation du mouvement d'une particule à accélération constante. Il faut remplacer l'accélération (a) par l'accélération due à la gravité (g) 9,806 m/s^2.
La vitesse de chute libre est calculée par la formule suivante
où
v0 → vitesse initiale de l'objet
g →L'accélération due à la gravité est généralement considérée comme 9,806 m/s^2
t → intervalle de temps de l'objet en chute libre
VT → La vitesse finale de l'objet après l'écoulement du temps (t).
Comment calculer la vitesse de chute libre en utilisant la hauteur ?
Nous pouvons calculer la vitesse de chute libre d'un objet en utilisant la hauteur au-dessus de la surface de la Terre en utilisant la formule suivante
où
v0 → vitesse initiale de l'objet
g →L'accélération due à la gravité est généralement considérée comme 9,806 m/s^2
x0 → la hauteur initiale de l'objet avant qu'il ne tombe
xt → la hauteur finale de l'objet après sa chute
vt → vitesse finale de l'objet à la hauteur finale
Comment calculer la distance de chute libre ?
Nous pouvons calculer la distance de chute libre ou la hauteur de chute libre en utilisant la formule suivante
où
v0 → vitesse initiale de l'objet
g →accélération gravitationnelle, généralement considérée comme 9,806 m/s^2
t →L'intervalle de temps pendant lequel l'objet est en chute libre.
L'équation ci-dessus est dérivée de l'équation du mouvement à accélération constante.
où
x0 →position initiale
v0 → vitesse initiale
→Accélération constante
t → intervalle de temps pendant lequel la particule est soumise à une accélération constante
Ici, nous ne considérons pas la position initiale, nous considérons l'accélération comme l'accélération due à la gravité, qui est de 9,806 m/s^2.
FAQ
Quand un objet tombe-t-il librement ?
Lorsqu’un objet tombe d’une hauteur spécifique sous l’influence de la gravité terrestre, on parle de chute libre. Cela se produit lorsqu'un objet tombe ou est propulsé vers le haut et n'est pas affecté par des forces autres que la gravité.
Comment est déterminée l’accélération d’un objet en chute libre ?
L'accélération d'un objet en chute libre est déterminée par l'accélération de la gravité, qui est d'environ 9,8 m/s^2 à la surface de la Terre. La valeur varie selon l'emplacement et la hauteur ou la profondeur, et serait également plus élevée aux pôles.
Comment calculer la distance parcourue en chute libre ?
La distance parcourue lors d'une chute libre peut être déterminée à l'aide de l'équation où v0 est la vitesse initiale, t est le temps et g est l'accélération due à la gravité.
Les chutes libres sont-elles affectées par d’autres forces ?
Des facteurs tels que la friction ou la résistance de l’air peuvent affecter le mouvement de chute libre. Ces forces peuvent modifier la trajectoire de l'objet ou le ralentir.
Comment la résistance de l’air affecte-t-elle le mouvement d’un objet en chute libre ?
La résistance de l’air est la force opposée qui ralentit un objet lors d’une chute libre. L'interaction de la résistance de l'air varie en fonction de la forme de l'objet. Les parachutistes utilisent des parachutes pour ralentir leur descente et atterrir en toute sécurité. Nous pouvons minimiser la traînée d'air en rendant la forme plus aérodynamique.
Comment le concept de chute libre est-il utilisé dans la vie quotidienne ?
La chute libre est utilisée dans diverses applications quotidiennes, telles que la conception de systèmes d'atterrissage sûrs pour les avions et le calcul des trajectoires des météores vers la Terre. Les parachutistes l'utilisent également pour chronométrer leur chute et le moment où ils doivent déployer leur parachute.
Comment l’accélération due à la gravité change-t-elle à différents endroits de la Terre ?
L'accélération due à la gravité n'est pas constante et peut varier en fonction de l'emplacement, de la hauteur ou de la profondeur. Elle est plus forte aux pôles et plus faible à l’équateur (environ 0,18 % de moins).