Appliquer le principe d'inertie (1) - Corrigé

Un parachutiste descend verticalement à vitesse constante par rapport au sol. L'objectif de cet exercice est de déterminer la force de frottement de l'air sur le système {parachutiste + parachute} assimilé à un point matériel.

Données :

• masse du parachutiste avec son matériel :  ;
  
• intensité de pesanteur sur Terre : .
  

Énoncé "expert": 

Déterminer les caractéristiques de la force de frottement exercée par l'air sur le système {parachutiste + parachute}.

Énoncé "pas à pas":

1. Préciser le référentiel dans lequel on étudie le mouvement.

2. Justifier la nature du mouvement du système.

3. Faire l'inventaire des forces qui s'exercent sur le système.

4. Faire un schéma de la situation, sans souci d'échelle.

5. Déterminer le poids du système.

6. En déduire les caractéristiques de la force de frottement appliquée au système.

Corrigé :

1. On étudie le mouvement dans le référentiel  terrestre.

2. Le mouvement est rectiligne (trajectoire verticale) et uniforme (vitesse constante).

3. Le système  {parachutiste + parachute} est soumis à deux forces : son poids, qui l'attire vers le bas, et la force de frottement de l'air, qui s'oppose au mouvement.

4. On assimile le système {parachutiste + parachute} à un point matériel M.

5. Calcul du poids :

6. D'après la réciproque du principe d'inertie, le poids  et la force de frottement
 se compensent. La force de frottement est donc verticale, dirigée vers le haut, et sa valeur est de 853 N.