Chute libre et énergie mécanique en Première A : comprendre la physique du mouvement

Première Physique-Chimie Mécanique : chute libre et énergie mécanique

Chute libre et énergie mécanique - Première A

En mécanique, on étudie comment et pourquoi les objets se déplacent. Quand un fruit tombe d'un arbre à Antsirabe, il subit une chute libre : seule la pesanteur agit sur lui. Comprendre ce mouvement aide à expliquer une foule de phénomènes du quotidien et constitue une base solide pour la culture scientifique d'un élève de série A.

Chute libre : mouvement d'un corps soumis uniquement à son poids, sans frottement de l'air. Son accélération est égale à g ≈ 9,8 m/s2.
Exemple

Ravo lâche une mangue depuis une branche située à 1,8 m du sol. La mangue tombe en chute libre. Avant de tomber, elle possède de l'énergie potentielle ; juste avant de toucher le sol, cette énergie s'est transformée en énergie cinétique, et la mangue arrive à environ 6 m/s.

À retenir

  1. En chute libre, le corps n'est soumis qu'à son poids et tombe avec l'accélération g ≈ 9,8 m/s2.
  2. L'énergie potentielle de pesanteur vaut Ep = m × g × h ; l'énergie cinétique vaut Ec = (1/2) × m × v2.
  3. Sans frottement, l'énergie mécanique Em = Ep + Ec se conserve : ce que perd Ep, Ec le gagne.

Exercice d'exemple

Exercice : Soa laisse tomber une pierre de masse m = 0,5 kg depuis une hauteur h = 2 m. On prend g = 9,8 m/s2. Calcule l'énergie potentielle de la pierre au départ.
Voir la correction

Ep = m × g × h = 0,5 × 9,8 × 2 = 9,8 J. La pierre possède donc une énergie potentielle de 9,8 joules au point de départ.

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