Chute d'une bille dans un liquide, à vitesse limite

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Énoncé

Une bille d'acier de masse tombe dans une éprouvette remplie d'huile. Après une courte phase d'accélération, elle descend à vitesse constante. On néglige la poussée d'Archimède et on prend .

1. Pendant la phase à vitesse constante, que peut-on dire des forces exercées sur la bille ?

2. Calculer l'intensité de la force de frottement exercée par l'huile.

3. Pourquoi la bille accélère-t-elle au début, puis cesse-t-elle d'accélérer ?

Indices

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1 Indice 1
Pendant la phase à vitesse constante, la chute est rectiligne uniforme : les forces se compensent, donc le frottement de l'huile égale le poids en intensité.
2 Indice 2
Au début la bille est lente et le frottement faible, donc inférieur au poids : elle accélère. Le frottement croît avec la vitesse jusqu'à l'équilibrer — c'est ce qui fixe la vitesse limite.

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La méthode — par où commencer

Pendant la phase à vitesse constante, la chute est rectiligne uniforme : les forces se compensent, donc le frottement de l'huile égale le poids en intensité.

Au début la bille est lente et le frottement faible, donc inférieur au poids : elle accélère. Le frottement croît avec la vitesse jusqu'à l'équilibrer — c'est ce qui fixe la vitesse limite.

La rédaction complète, étape par étape, se trouve juste en dessous.

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