Les systèmes oscillants et leurs caractéristiques
L’étude de leurs caractéristiques communes (période, fréquence et amplitude) et de leur mouvement (oscillations amorties ou non) permet d’améliorer leur fonctionnement.
Par exemple, les suspensions d’une automobile ou d’un vélo tout terrain, le pendule, un pont suspendu ou encore un système solide-ressort sont des systèmes mécaniques oscillants.
Le mouvement des planètes est bien périodique néanmoins, ce mouvement est unidirectionnel (il s’effectue toujours dans le même sens) : ce n’est donc pas un système mécanique oscillant.
-
Période :
La période d’un système mécanique
oscillant est le plus petit intervalle de temps que le
phénomène met pour se reproduire identiquement
à lui-même au cours du temps.
La période est notée T.
Son unité est la seconde (s).
-
Fréquence :
La fréquence d’un système mécanique
oscillant est le nombre de période(s) de ce
système par seconde.
La fréquence est notée f.
Elle se mesure en hertz (Hz), dans le système international
Rappel : f = 1 / T.
-
Amplitude :
L’amplitude du mouvement est l’écart
maximum ou minimum par rapport à la position
d’équilibre stable.
Par exemple, l’amplitude d’un pendule simple est l’angle maximum entre le pendule et la verticale atteint au cours du 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.
Remarque : A l’équilibre, la vitesse de tous les points du système est nulle.
Lorsque le système oscille, il n’est pas à l’équilibre : il y a alors écart à l’équilibre (condition d’écart à l’équilibre).
La durée d’une oscillation est donc égale à la période.
Remarque : Réellement, un oscillateur est toujours amorti du fait des forces de frottements fluides (action de l’air sur le dispositif par exemple).
• Période propre : La période propre d’un oscillateur amorti est la période qu’aurait l’oscillateur en l’absence de frottement.
La période propre est notée T0.
• Pseudo-période : La pseudo-période des oscillations amorties est la durée entre deux passages successifs par la position d’équilibre, la trajectoire étant parcourue dans le même sens
Remarque : La pseudo-période est toujours supérieure à la période propre.
• Amplitude : L’amplitude d’un oscillateur faiblement amorti est la valeur maximum atteinte pendant une période.
Le régime est alors dit apériodique.

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