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Chute d’une goutte et principe d’inertie

Par intuition

L’étude de cette chute permet-elle d’accéder à la valeur des forces de frottements ?

Doc. 1

Énoncé du principe d’inertie

Doc. 3

La poussée d’Archimède

Son intensité s’exprime par la relation $\Pi =\rho \cdot V\cdot g$, avec :
- $\rho$ la masse volumique du fluide en kg·m^‑3 ;
- $V$ le volume de la goutte en m³ ;
- $g$ l’intensité de la pesanteur terrestre en N·kg^-1.

Le principe d’inertie est une implication du type : si A alors B. On appelle alors contraposée l’implication : si non(B) alors non(A).

• Volume d’une goutte : $V=$ 0,050 mL ;
• Masse volumique de l’huile : $\rho$(huile) $=$ 920 kg$\cdot$m^-3 ;
• Masse volumique du permanganate de potassium : $\rho$(permanganate) $=$ 1 010 kg$\cdot$m^-3 ;
• Intensité de la pesanteur sur Terre : $g=$ 9,81 m$\cdot$s^-2 (ou N·kg^‑1).

✔ ANA : Élaborer un protocole

✔ RÉA : Effectuer des mesures

1. Doc. 1

Point maths

Énoncer la contraposée du principe d’inertie.


2. Doc. 2 Proposer et mettre en œuvre un protocole permettant de visualiser le mouvement de la goutte de permanganate dans l’huile à l’aide d’une chronophotographie.


3. En utilisant la méthode de son choix (logiciel de traitement d’image, téléphone portable avec une application de mesures), utiliser la chronophotographie pour caractériser le mouvement de la goutte.


4. Calculer la valeur du poids et de la poussée d’Archimède.


5. Utiliser le principe d’inertie pour en déduire la valeur de la force de frottements.

Donner la relation qui existe entre toutes les forces s’exerçant sur la goutte en précisant les conditions pour que cette relation soit valable.