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Exercice 3

Chute libre Niveau : Facile

1 Énoncé

Un ballon de masse $m = 300\text{ g}$ tombe en chute libre d'une hauteur de $h = 5,0\text{ m}$. La chute dure $\Delta t = 1,0\text{ s}$.

1. Quelle est la signification de « chute libre » ?

2. Calculer le travail effectué par le poids $\vec{P}$ pendant cette chute libre.

3. Calculer la puissance moyenne du poids.

Donnée : $g = 9,8\text{ N.kg}^{-1}$

Chute libre d'un ballon

Quelle est la signification de « chute libre » ?

✅ Solution

Définition :

Un corps est en chute libre s'il n'est soumis qu'à son poids $\vec{P}$.

Il n'y a pas de frottement ni de résistance de l'air.

Réponse

Le ballon n'est soumis qu'à son poids $\vec{P}$.

Calculer le travail effectué par le poids $\vec{P}$ pendant cette chute libre.

✅ Solution

Étape 1 : Le travail du poids est :

$$W(\vec{P}) = m \cdot g (z_A - z_B)$$

Avec $z_A = 5,0\text{ m}$ (altitude de départ) et $z_B = 0$ (altitude d'arrivée).

Étape 2 : La dénivellation est :

$$z_A - z_B = h = 5,0\text{ m}$$

Étape 3 : Application numérique :

$$W(\vec{P}) = 300 \times 10^{-3} \times 9,8 \times 5,0$$ $$W(\vec{P}) = 15\text{ J}$$

Réponse
                                    $$W(\vec{P}) = 15\text{ J}$$
                                

Calculer la puissance moyenne du poids.

✅ Solution

Étape 1 : La puissance moyenne est :

$$P_m = \frac{W}{\Delta t}$$

Étape 2 : Application numérique :

$$P_m = \frac{15}{1,0} = 15\text{ W}$$

Réponse
                                    $$P_m = 15\text{ W}$$
                                

Exercice 2 Exercice 4