CHUTE DES CORPS. — PENDULE

Lois de la chute des corps.

71. lie poids d'un corps est constant en an même lieu. — Nous verrons un peu plus loin que l'intensité de la pesanteur change d'un point du globe à un autre; mais, en un même lieu, le poids d'un corps n'a aucune raison de varier. La balance ne permet pas de s'en assurer, car, s'il y avait une variation, elle aflfecterait les poids marqués dans les mêmes proportions que les corps à peser et l'équilibre ne serait pas détruit. L'étude de la chute des corps permet de résoudre cette question, car, si le poids est constant, le mouvement d'un corps qui tombe en chute libre doit être uniformément accéléré (§ 30), et l'accélération de ce mouvement doit garder une valeur invariable.

72. Influence de Tair sur la chute des corps. — Des corps de nature différente tombent dans l'air avec des vitesses inégales, mais cette différence est due uniquement à la poussée exercée par l'air ambiant, qui, à volume égal, a plus d'influence sur un corps léger, et aussi à la résistance que ce fluide oppose à la chute, résistance qui est variable avec la forme du corps. Dans le vide, il n'en est plus de môme, et tous les corps tombent avec la même vitesse, quelles que soient leur nature et leurs dimensions.

On le vérifie à l'aide du tube de Newton (flg. 44) ; c'est un tube long de 2 ou 3 mètres, dans lequel on place des échantillons de diverses substances, métaux, bois, papier, etc. Si l'on fait le vide dans ce tube et qu'on le retourne brusquement, tous ces corps viennent frapper en môme temps l'extrémité inférieure; si on laisse rentrer l'air, ils arrivent au fond en des temps inégaux.

Une expérience très simple, due à Galilée,

conduit à la même conclusion. On prend un disque de

sur lequel on place un disque de papier de môme diamètre, et on les laisse tomber simultanément. Le métal triomplie facilement de la résistance de l'air, et fait en quelque sorte le vide devant le disque de papier, de sorte que celui-ci, ne rencontrant plus cette résistance, arrive à terre en môme temps.

Il est facile de comprendre qu'il doit en ôtre ainsi et que deux corps de poids P et P' très différents doivent arriver à terre en même temps. En efîetles masses de ces deux corps M et M' sont proportionnelles à leurs poids ; si la force P est double de P', elle doit mettre en mouvement une masse M double de M' et ne peut lui imprimer que la même accélération.

Il résulte de cette première loi qu'il suffit d'étudier les lois de la chute pour un corps quelconque, puisqu'elles sont les mêmes pour tous.

73. lioiB de la chute des corps. — Deux procédés ont été suivis pour déterminer ces lois. L'un consiste à ralentir beaucoup le mouvement du corps qui tombe, mais sans en changer la nature, ce qui rend négligeable la résistance de l'air et permet d'étudier le mouvement avec plus de facilité. C'est le principe du plan incliné de Galilée et de la machine d'Atwood.

Ce dernier appareil se compose essentiellement de deux masses égales suspendues aux deux bouts d'un fil fin, de poids négligeable, qui passe sur une poulie parfaitement mobile (fig. 45). Le système est ainsi en équilibre indifférent. L'une de ces masses, placée devant une règle verticale divisée en centimètres, reçoit un petit poids additionnel qui met le système tout entier en mouvement. Ce poids ayant à entraîner les deux masses égales en outre de sa propre masse, il est évident qu'on peut ralentir le mouvement à volonté en donnant à cette surcharge une valeur aussi petite qu'on le voudra. Des curseurs, qui se placent sur la règle divisée, permettront d'arrêter la chute au bout de 1, 2, 3, 4,... secondes et de déterminer les espaces parcourus pendant ces temps, ou les vitesses acquises par le système après ces nombres de secondes. De là on peut déduire ensuite ce qui est relatif au mouvement en chute libre.

On trouve ainsi que :

1° Les espaces parcourus sont proporlionnels aux cairés des temps employés à les parcourir.

2" Les vitesses sont proportionnelles aux temps.

Fig. i'j.

L'es deux lois caractérisent le mouvement uniformément

Fig. 46.

accéléré, ce qui montre que le poids d'un corps est bien une force constante en un môme lieu.