Chute d'un pot de fleurs

Utilisation de la 2ème loi de Newton

On considère un pot de fleurs ponctuel de masse m.

Le pot tombe d'une hauteur h par rapport au sol.

On souhaite déterminer la vitesse vsol du pot juste avant l'impact.

Pot de fleur

Préambule

Système : le pot de fleurs Pot de fleur

Référentiel : terrestre, considéré comme galiléen Pot de fleur

Bilan des forces : P (avec P=m×g)

Repère : axe vertical vers le haut, origine au sol

Origine des temps : début de la chute

Schéma

Pot de fleurs h O z g

Coordonnée du vecteur accélération

Deuxième loi de Newton : f=m×a

Donc P=m×a

or P=m×g

donc m×a=m×g  et donc a=g

g

or gz=-g

Donc az=-g

Coordonnée du vecteur vitesse

a=dvdt

⇒ Les coordonnées de a sont les dérivées des coordonnées de v.

⇒ Les coordonnées de v sont les primitives des coordonnées de a.

Donc vz est la primitive de az.

Comme az=-g alors vz=-g·t+vz₀.

Or à t=0, vz=0. Donc vz₀=0.

Donc vz=-g·t.

Equation horaire

v=dOMdt

⇒ Les coordonnées de v sont les dérivées des coordonnées de OM.

⇒ Les coordonnées de OM sont les primitives des coordonnées de v.

Donc z est la primitive de vz.

Comme vz=-g·t alors z=·g·+z₀.

Or à t=0, z=h. Donc z₀=h.

Donc z=·g·+h.

Vitesse juste avant l'impact

Nous avons établi que :
vz=-g·t (éq. 1)
z=-½·g·+h (éq. 2)

Notons tsol l'instant juste avant l'impact.

Comme z(tsol) = 0, (éq. 2) ⇒tsol=2h/g

Et donc, (éq. 1) ⇒ vz(tsol)=-g2h/g=-2gh

Comme vsol=| vz(tsol) | alors vsol=2gh

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