On étudie dans le référentiel terrestre la chute d'une graine de pissenlit par un système d'acquisition vidéo. L'étude montre que son mouvement est vertical et à vitesse constante.

1. Quelles informations peut-on en déduire sur les forces \vec{F}_{\mathrm{air}} que l'air exerce sur la graine ?

2. Si cette graine chutait dans un milieu sans air, que pourrait-on déduire sur les caractéristiques de son mouvement ?

On considère un système modélisé par un point matériel en mouvement. L'étude du mouvement par traitement vidéo ou chronophotographie permet de tracer les vecteurs vitesse point par point.

Au cours de la trajectoire, si l'une des trois caractéristiques du vecteur vitesse change (sa valeur, sa direction ou bien son sens), la contraposée du principe d'inertie permet de déduire que les forces exercées sur l'objet ne se compensent pas (doc. 3).

Inversement, si le vecteur vitesse est invariant lors du mouvement, les forces appliquées au système se compensent : leur somme est égale au vecteur nul.

v_{1}=v_{5}=v_{8} mais \vec{v}_{1} \neq \vec{v}_{5} \neq \vec{v}_{8}
Le système est donc soumis à des forces qui ne se compensent pas.

Lorsqu'un système est soumis uniquement à son poids, on dit que le système est en chute libre.

Le système n'est donc ni immobile ni en mouvement rectiligne uniforme. Si de plus le mouvement est vertical, on parle de chute libre à une dimension.

Lorsque l'objet est lancé verticalement vers le haut, la valeur de la vitesse diminue entre deux instants voisins. Sur le doc. 4, v_{3}\lt v_{2}.
Le système ralentit : le poids et le vecteur vitesse ont la même direction mais n'ont pas le même sens.

Lorsque l'objet est lâché, la vitesse augmente entre deux instants voisins. Sur le doc. 4, v_{4}\lt v_{5}. Le système accélère : le poids et le vecteur vitesse ont le même sens et la même direction.

Dans les deux cas, on constate que le tracé de la variation du vecteur vitesse entre deux positions successives est un vecteur vertical et orienté vers le bas (doc. 4).

Pour tous les mouvements en chute libre, on constate que la direction et le sens de ce vecteur variation de vitesse \Delta \vec{v}=\vec{v}_{\text{i}+1}-\vec{v}_{\text{i}} sont identiques à ceux du poids, qui est la seule force qui s'exerce sur l'objet lors de sa montée et lors de sa descente.

Variation entre deux positions successives lors d'une chute libre.