Les systèmes oscillants et leurs caractéristiques

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Les systèmes oscillants et leurs caractéristiques (fiche - Terminale S)

Objectifs : Beaucoup de systèmes de la vie courante, comme les suspensions d’une automobile ou d’un vélo tout terrain, le balancier d’une horlo ge, les ponts suspendus sont des systèmes mécaniques oscillants.

L’étude de leurs caractéristiques communes (période,fréquenceetamplitude) et de leur mouvement (oscillations amorties ou non) perme t d’améliorer leur fonctionnement.

1. Définition Un système mécanique oscillantest unsystème mécaniquequi a un mouvement périodique autour de sa position d’équilibre stable .

Par exemple, les suspensions d’une automobile ou d’ un vélo tout terrain, le pendule, un pont suspendu ou encore un système solide-ressortsont des systèmes mécaniques oscillants.

Remarque :Le mouvement des planètes est bienpériodique; néanmoins,ce mouvement est unidirectionnel(il s’effectue toujours dans le même sens) : ce n’ est donc pas un système mécanique oscillant.

La période d’un système mécanique oscillantest le plus petit intervalle de temps que le phénomène met pour se reproduire identiqueme nt à lui-même au cours du temps. Notée T, la période s'exprime en secondes (s ).

La fréquence d’un système mécanique oscillantest le nombre de période(s) de ce système par seconde. Elle est notée f et s'exprime en Hertz (Hz) dans le système international. On peut rappeler que .

L’amplitude du mouvementsitionest l’écart maximum ou minimum par rapport à la po d’équilibre stable. Par exemple, l’amplitude d’un p endule simple est l’angle maximum entre le pendule et la verticale atteint au cours d u mouvement. Pour une suspension, l’amplitude correspond à l’étirement maximum de la suspension.

Remarque :La notation de l’amplitude et son unité dépendent de la variable utilisée pour décrire le mouvement. 2. Position d'équilibre a. Définition La position d’équilibre d’un système mécanique est la position pour laquellele système n’est soumis qu’à son poids et à la réactio n de son support.

Remarque :À l’équilibre, la vitesse de tous les points du sy stème est nulle. Lorsque le système oscille, il n’est plus à l’équil ibre : il y a alors écart à l’équilibre