Exercices corrigés sur la chute libre

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Un système est dit en chute libre si la seule force qui s’exerce sur lui est son poids . Le système peut avoir ou non une vitesse initiale.Comme la somme des forces qui s’appliquent sur le système n’est pas nulle (il n’y a pas de compensation du poids), le système n’est ni immobile, ni en mouvement rectiligne uniforme. Le mouvement est dit à une seule dimension, car il se fait verticalement.

Lors d’une chute libre verticale, le mouvement du système est rectiligne mais les forces ne se compensent pas.

Choisir un référentiel c’est donc choisir le bon observateur pour le mouvement que l’on souhaite décrire. Ce référentiel est constitué d’un repère (une origine et trois axes). Il permet de repérer le point M dans l’espace et d’une horloge qui permet de mesurer de temps.
Rappelons que dans le cadre de la mécanique classique, le temps se mesure de la même manière dans tout référentiel, pour tout observateur.
Un référentiel sera généralement noté R.

Choix d’un bon référentiel
Le mouvement dépendant du référentiel, il faut choisir le référentiel adéquat par rapport au mouvement que l’on souhaite étudier.
Souvent, on choisit parmi trois référentiels classiques dit galiléens (voir section sur les lois de Newton) :

Le référentiel héliocentrique est un référentiel dont le centre du repère est situé au centre du soleil, et les trois axes du repère sont dirigés vers trois étoiles lointains considérés comme fixe ; il est utile pour étudier les mouvements des planètes du système solaire.
Le référentiel géocentrique est un référentiel centré au centre de la Terre, ses trois axes sont dirigés vers les trois mêmes étoiles que celles du référentiel de héliocentrique; il est utilise pour étudier les mouvements de satellites terrestres par exemple ;
Les référentiels terrestres sont des référentiels liés à des objets fixes à la surface de la Terre : lui est souvent associés un repère cartésien. Pour tous les mouvements qui se déroulent à la surface de la Terre, ce référentiel est approprié.