8.6
Un contrôle de sécurité sur un navire utilise un poids d’essai lourd. Le poids est soulevé puis relâché pour étudier comment la résistance de l’air affecte le mouvement. Une fois relâché, le poids commence par le repos et tombe dans l’air.
La gravité la tire vers le bas, tandis que l’air pousse vers le haut contre son mouvement. Selon la deuxième loi de Newton, la variation de vitesse dépend de la force nette.
La combinaison de ces forces donne une équation différentielle qui relie l’accélération à la vitesse. Diviser l’équation par la masse donne une forme plus simple.
Définir le rapport de la constante de traînée à la masse comme la constante b facilite la séparation de l’équation différentielle.
En intégrant l’équation et en la réécrivant pour trouver l’équation de la vitesse en fonction du temps, on obtient une équation exponentielle. Utiliser la vitesse initiale zéro aide à trouver la constante restante dans la solution.
Au fil du temps, la vitesse tend vers une valeur constante appelée vitesse terminale. Avec un poids de 10 kilogrammes et une constante de traînée de 2 newtons-secondes par mètre, le modèle prédit une vitesse terminale de 49 mètres par seconde.
Lors de l’analyse du mouvement d’objets en chute libre, il est essentiel de prendre en compte non seulement la force de gravité, mais aussi la force d…
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