CHUTE PES CORPS. X

1 on relire Tair conlenu dans l'intérieur du tube, en manœuvrant la machine ( nous verrons plus tard en quoi consiste cette machine, et comment on s'en sert pour faire le vide). Lorsqu'il , ne reste plus dans le tube qu'une quantité d'air insignifiante, on ferme le robinet, on dévisse le tube, puis on le retourne brusquement pour le mettre dans la position indiquée par la pg. \ 02. Los petits corps , qui se trouvaient au bas du tube dans sa première position, sont ainsi portés rapidement à la partie supérieure de l'espace où ion a fait le vide, et on les voit tomber tous de la même manière : partis ensemble de l'une des extrémités du tube , ils arrivent ensemble à l'autre extrémité. Mais si l'on ouvre un peu le robinet, pour laisser rentrer une petite quantité d'air, qu'on le referme presque aussitôt, et qu'on recommence à retourner brusquement le tube, on verra que le phénomène a déjà changé ; les morceaux de plomb arrivent les premiers en bas du tube, et les corps plus légers y arrivent en- >uite, les uns après les autres, suivant qu'ils ont élé plus ou moins retardés par lair qu'on a laissé rentrer. Ce retard sera d'autant plus marqué que 1 on aura laissé rentrer plus d'air, et le phénomène prendra toute son intensité lorsque le robinet sera maintenu ouvert.

11 résulte de cette expérience que tous les corps tombent avec la môme rapidité dans le ^ide, et que, lorsqu'ils tombent dans l'air, la résistance qu'ils en éprouvent est la seule cause qui les fait tomber avec des vitesses très différentes. Nous verrons même, plus tard, que l'air est également la seule cause qui fait que certains corps, tels que les ballons, les nuages, la fumée, comblent soustraits à l'action de la pesanteur, et montent souvent au lieu de tomber; sans la présence de l'air, les ballons, les nuages, la fumée tomberaient avec la même rapidité qu'une pierre ou une balle de plomb.

Pour étudier ce qui, dans la chute d un corps, est dû uniquement à l'action de la pe-anteuf, il serait bon d'observer cette chute dans un espace vide d'air : mais, comme l'expérience serait difficile à réaliser, et que, d'un autre côté, l'effet de la résistance de l'air est

9!l PRODUCTION DU MOUVEMENT PAR LES FORCES.

extrêmement faible, lorsqu'elle s'exerce sur des corps qui, sous une petite surface, ont un poids un peu grand, on se contente d'observer le mouvement que de pareils corps prennent dans Tair.

§83. Plan Incliné de Galilée. — Si Ton penseà la rapidité avec laquelle tombe une balle de plomb , on reconnaîtra qu'il est , pour ainsi dire, impossible d'observer les espaces qu'elle parcourt pendant les secondes successives qui s'écoulent depuis le commencement de sa chute. Ce qu'on ne peut pas faire d'une manière directe, on le fait en employant des moyens détournés Nous allons voir d'abord en quoi consiste le moyen dont Galilée s'est servi pour découvrir lesnois de la chute des corps, lois qui étaient inconnues avant lui (cette découverte date de Tan 1600 environ).

Nous avons vu dans lé § 63 (page 69) que, lorsqu'un corps pesant est posé sur un plan incliné, son poids se décompose en deux forces, dont l'une est dirigée perpendiculairement au plan, et l'autre parallèlement à ce plan. La première composante ne tend qu'à appuyer le corps sur le plan , sans agir en aucune manière pour le faire mouvoir dans un sens plutôt que dans l'autre. La deuxième composante, au contraire, qui est dirigée parallèlement au plan, peut produire tout son effet , et elle fera descendre le corps le long du plan, si elle n'est pas détruite par une force qui lui soit égale et directement opposée. Le rapport de cette composante au poids total du corps est le même que celui delà hauteur du plan incliné à sa longueur (§ 63) : le corps, pouvant céder librement à l'action de cette composante, se mouvra donc exactement de la même manière que s'il tombait verticalement , et que l'intensité de la pesanteur eût été diminuée dans le rapport de la longueur du plan incliné à sa hauteur. Ainsi, en se servant d'un plan incliné dont la hauteur soit dix fois plus petite que sa longueur, on observera un mouvement tout à fait pareil à celui que prendraient les corps en tombant librement, si la pesanteur était dix fois plus petite qu'elle n'est réellement.

Ce moyen ingénieux de diminuer, pour ainsi dire à volonté, lintensité de la pesanteur , et de diminuer en conséquence la rapidité du mouvement qu'elle occasionne , a été réalisé par Galilée de la manière suivante: Une corde bien unie, de 10 à 12 mètres de longueur, était fortement tendue entre deux points A et B, dont le premier était plus élevé que le second, fig. \ 03 ; deux petites poulies métalliques G, unies par une même chape , étaient posées sur la corde, et un petit poids, suspendu à cette chape, les empochait de tomber d'un côté ou de l'autre. Les poulies, la chape et le poids formaient une espèce de petit chariot , pouvant descendre le long

MACHINÉ d'aTWOOD. 95

delà corde, sans éprouver de résistance bien sensible ; et il était facile d'observer le chemin que

courait pendant la 4", la 2«, la 3* seconde, à partir du commencement de ^n mouvement.

§ 84. Haeliliie dTAtwood. — Âtwood , physicien anglais, a imaginé, pour observer les lois de la chute des corps, une machine qui est plus commode que le plan incliné de Galilée. Voici en quoi eue consiste.

Un fil de soie très délié passe dans la gorge d'une poulie exlrêmemenl mobile, qu'on aperçoit à la partie supérieure de la machine, fe 404, et supporte, à ses deux extrémités, deux corps de même poids. La mobilité de la poulie est obtenue par un mode particulier de suspension de son axe, qui repose sur les circonférences de quatre roues placées, deux en avant, deux en arrière (nous reviendrons plus lard sur ce mode de suspension). Les deux corps attachés ans deux bouts du fil ayant exactement le même poids, la poulie reste immobile, puisque les deux forces qui lui sont appliquées se font équilibre : mais, si l'on vient à ajouter un petit poids d'un côté, 1 équilibre sera troublé, et le fil se mettra en mouvement, en faisant tourner la poulie Supposons, pour fixer les idées, que les deux corps suspendus primitivement aux deux extrémités du fil pèsent chacun k^' |, et que le poids additionnel qui détermine le mouvement soit de \ 8\ Qu'il y ait équilibre ou mouvement, les poids des deux premiers corps se neutralisent toujours, par l'intermédiaire de la poulie, la force de 1 ^'' produit seule le mouvement des trois corps, qui pèsent ensemble ^ O*"" : ce mouvement sera donc le même que si les trois corps tombaient librement, et que l'intensité de la i^esanteur ait été rendue dix fois plus peti|,e. Si les poids des deux l)remiers corps étaient de 49*'^ | chacun, et que le poids additionnel fût toujours de 1 »'', on reconnaîtrait encore que le mouvement produit serait le même que si les trois corps tombaient librement, cl que l'inlensiié de la pesanteur ait été rendue cent fois plus petite. On voit, par là, que la machine d' Atwood permet, tout aussi bien que le plan incliné , de diminuer à volonté le mouvement

des corps qui tombent , sans altérer pour cela les lois de ce mouvement.

Afin de pouvoir étudier facilement les lois du mouve- ' ment qui est produit par l'effet du poids additionnel, on a disposé une règle verticale, dans le voisinage de la ligne i que parcourt l'un des deux ■ corps en descendant. Cette règle est divisée en centimètres, et munie de deux curseurs, dont chacun peut être fixé en un quelconque de ses points, à l'aide d'une \is de pression. L'un des curseurs, i*eprésenté par la fig.

105, porte un disque plein

Fig. 105.

Fig. 1(>G.

Fig. 104.

qui est destiné à arrêter le mouvement du corps qui descend. L'autre, représenté par la /î^f. 4 06, porte un anneau destiné à laisser passer ce corps, mais à arrêter en même temps le poids additionnel, qui est allongé à cet effet. Ce poids additionnel présente en son milieu une petite ouverture circulaire, ei une fente latérale à traver?