EM : Oscillations mécaniques

Vous avez compris, je ne cherche pas à faire un cours de physique, mais juste rappeler quelques concepts de base qui vont nous servir par la suite. Ces concepts me rappellent mes cours de première année de Deug à la fac et permettent de me remettre dans le bain après une vingtaine d’années dans le seul but et intérêt de ce dont je vais parler dans les semaines et mois à venir.

D’ailleurs, il y a des sites beaucoup plus détaillés sur ces concepts, voire des personnes qui me lisent bien plus cultivées sur ces sujets. Ce qui suit a été repris en partie de l’excellent site de Jacques Riethmüller et du livre de Georges Lakhovsky « Le secret de la vie ».

Comme tout le monde sait, des systèmes oscillants nous entourent, nos horloges, montres, pendules et même les clignotants de nos voitures et bien d’autres …

Si on suspendait à la verticale, une masse de plomb dans l’eau et qu’on l’écarte de la verticale. Cette masse aura tendance à rejoindre sa position initiale à cause des lois de la gravitation. Or puisque la viscosité de l’eau (c’est-à-dire sa résistance au déplacement d’un objet) est grande, la masse de plomb n’oscillera pas ou très peu autour de la position verticale. Si maintenant au lieu de l’eau, on prenait de l’huile dont la viscosité est plus grande, la masse rejoindrait sa position initiale sans oscillation du tout et lentement. Si on souhaite que la masse oscille, il faut apporter une énergie considérable, sachant que l’énergie provient d’un travail effectué, donc il faudrait beaucoup travailler.

Oscillation dans l'eau

Oscillation dans l'eau

Si cette même masse de plomb était suspendue dans l’air, dont la résistance ou la viscosité est beaucoup moins grande que celle de l’eau. En l’écartant de la position verticale, elle oscillerait autour de la position verticale et rejoindrait cette position après plusieurs oscillations. Si de plus, nous sommes capable de lui communiquer une toute petite force afin qu’elle maintienne son amplitude d’oscillation autour de la position verticale, elle pourrait osciller indéfiniment.

Oscillation

Oscillation

Supposons que l’on écarte de la même façon dans un milieu avec une viscosité nulle ou il n’y a aucun frottement, dans ce cas, il n’est pas nécessaire d’apporter une énergie pour faire osciller la masse de plomb à la même amplitude. Celle ci écartée d’un certain angle de sa position verticale va osciller indéfiniment. Elle rentre en résonance. C’est un oscillateur harmonique parfait, on dit que l’élongation (ou amplitude) de l’oscillation est une fonction sinusoïdale du temps.

Fonction sinusoïdale

Fonction sinusoïdale

Dans ce cas où les frottements sont nuls, alors la période qui est le déplacement de cette masse de la position 1 vers la 2 et son retour à la position 1 est indépendante de l’angle d’écartement. Si la masse oscille de la position 1 vers 2 et retourne vers sa position initiale (donc la position 1) 4 fois dans une seconde, alors on dira que sa fréquence est de 4 Hertz.


Les vues présentées sont les miennes et peuvent évoluer sans qu’il soit nécessaire de faire une mise à jour dans l’article même. Il se pourrait que j’apporte des rectifications ou évolutions dans l’avenir dans un autre article, si de nouveaux éléments viennent contredire mes propos. Les articles présentés ne constituent en rien une invitation à suivre aveuglement.

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