La chute dans le vide : le principe d'Apollo 15
Lors de la mission Apollo 15, l'astronaute David Scott a réalisé une expérience emblématique sur la surface lunaire. Il a simultanément lâché un marteau et une plume de coq. Dans l'absence d'atmosphère, les deux objets ont touché le sol exactement au même instant. Cette démonstration illustre que, dans le vide, la masse d'un corps n'influence pas son accélération : tous les corps subissent la même gravité et tombent à la même vitesse.
Expérience du marteau et de la plume
Le résultat de cette expérience contredit l'intuition terrestre où l'on voit les objets lourds descendre plus rapidement. Sur la Lune, où la résistance de l'air est nulle, la force gravitationnelle agit de façon identique sur chaque masse, rendant la vitesse de chute indépendante du poids. Ainsi, que l’on soit léger comme une plume ou lourd comme un marteau, le temps de parcours reste identique.
L'influence de l'air sur Terre
Sur notre planète, la situation change radicalement à cause de la résistance de l'air. Un corps en chute libre accélère tant que la force de gravité dépasse la force de traînée. Au fur et à mesure que la vitesse augmente, la traînée s'amplifie jusqu'à atteindre un équilibre avec le poids. Ce point d'équilibre est appelé vitesse terminale. La valeur de cette vitesse dépend de la surface exposée, de la forme du corps et, surtout, de sa masse.
Vitesse terminale et résistance aérodynamique
Un parachutiste lourd possède une force gravitationnelle plus importante. Pour que la traînée compense ce poids supplémentaire, il doit atteindre une vitesse plus élevée. En d’autres termes, le parachutiste plus massif accélère davantage avant que l’air ne le ralentisse, ce qui explique pourquoi il touche le sol plus rapidement que son homologue plus léger.
Conséquences pour le parachutisme et le saut en formation
Dans les disciplines du parachutisme, ces différences de vitesse sont cruciales. Les sauteurs légers portent souvent des combinaisons très ajustées afin de réduire la traînée et d’augmenter leur vitesse terminale. À l’inverse, les sauteurs plus lourds utilisent des combinaisons plus volumineuses, parfois même des « flappers », pour augmenter la surface et ainsi modérer leur vitesse. Lors de sauts en formation, on ajoute parfois des poids en plomb aux parachutistes légers afin d’harmoniser les vitesses de descente et de garantir la sécurité du groupe.
En résumé, la masse ne joue aucun rôle dans le vide, mais elle devient déterminante dès que l’air intervient. Cette dualité explique pourquoi un parachutiste lourd tombe plus vite sur Terre, alors que sur la Lune, tous les objets, quel que soit leur poids, atterrissent simultanément.
Source: https://scientias.nl/val-je-sneller-als-je-zwaarder-bent/