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Chapitre 1 Les oscillations 1. Site Web: A-2010/Bienvenue_.htmlhttp://www.cegep-ste-foy.qc.ca/profs/cshields/NYC/NYC-

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1 Chapitre 1 Les oscillations 1

2 Site Web: A-2010/Bienvenue_.htmlhttp://www.cegep-ste-foy.qc.ca/profs/cshields/NYC/NYC- A-2010/Bienvenue_.html Manuel obligatoire: Ondes, optique et physique moderne 4 e é dition, Harris Benson. Erpi

3 Analyser différentes situations ou phénomènes physiques reliés aux ondes, à loptique et à la physique moderne à partir des principes fondamentaux. 3

4 Appliquer les principes de base de la physique à la description des vibrations, des ondes et de leur propagation. Appliquer les lois de loptique géométrique. Appliquer les caractéristiques des ondes aux phénomènes lumineux. Analyser quelques situations à partir de la physique moderne. Vérifier expérimentalement quelques lois et principes reliés aux ondes, à loptique et à la physique moderne. 4

5 1. Les oscillations 2. Le mouvement harmonique simple (M.H.S.) 3. Les paramètres du M.H.S. ( Amplitude, fréquence angulaire, période et constante de phase) 4. La relation entre le mouvement circulaire uniforme et le M.H.S. 5. Les caractéristiques dun oscillateur harmonique simple. 6. Équation différentielle du M.H.S. Section 1.1 de Benson (pages 1 à 5) 5

6 Quelques définitions 1.Oscillations: fluctuation périodique de la valeur dune grandeur physique au dessus ou en dessous dune certaine valeur déquilibre (valeur centrale). Oscillations mécaniques position: x, Oscillations non-mécaniques: V, Q, E, B… 2.Oscillation harmonique simple: oscillation sans perte dénergie 3.Oscillation amortie: perte dénergie (frottement) 4.Oscillation forcée: Force dentraînement Si la fréquence de la force dentraînement est proche de la fréquence naturelle doscillation --» phénomène de résonance. 6

7 Cest un exemple de mouvement périodique dune grande importance car il se veut un modèle (exacte ou rapproché) de beaucoup de problèmes de physique (classique ou quantique). Exemples classiques: 1.Pendule simple: (limite des petits angles); 2.Système masse-ressort: oscillation de faible amplitude; 3.Circuit électrique: (circuit LC) (pour des courants et des tensions faibles) Un M.H.S. a lieu lorsque la force de rappel est directement proportionnelle et de sens opposé au déplacement (à partir de la position déquilibre). 7

8 Propriétés de loscillateur harmonique 1.La fréquence du mouvement est indépendante de lamplitude doscillation; 2.On peut superposer linéairement les effets de plusieurs forces appliquées. 8

9 La fonction position est une fonction harmonique (sin; cos;..) 9

10 Amplitude (A) : déplacement maximal p/r à la position déquilibre. Période (T): le temps pour que la particule revienne à la même position avec la même vitesse et la même accélération (M.H.S.) Cest le temps nécessaire pour accomplir une oscillation complète. T 10

11 N.B. Les fonctions sinus et cosinus sont des fonctions harmoniques. x = 0,3 sin( t/ 0,4) 11

12 La phase (argument du sinus) = ( t + ) La constante de phase = ou phase initiale nous permet de connaître la position x, lorsque t égal 0. 12

13 La période T (en seconde) est la durée complète dune oscillation. La fréquence f en hertz (Hz) est égale à linverse de la période. 13

14 14

15 15

16 Sachant que le MHS découle dune composante du mouvement circulaire uniforme, on peut obtenir la vitesse angulaire en faisant le rapport / t. Puisquune révolution complète ( = 2 rad) est effectuée en une durée t (= T seconde), alors on peut écrire: 16

17 1.Lamplitude est constante; 2.La fréquence (et la période) sont indépendante de lamplitude (isochronisme); 3.La fonction position x (t) est une fonction harmonique. 17

18 La fonction position: La fonction vitesse: La fonction accélération: 18

19 On remarque que a(t) = - x(t) doù: Remarque: la phase de la vitesse diffère de celle de la position de /2; et la vitesse est maximale lorsque x = 0 (à léquilibre). 19

20 Faire les exemples 1.1 et 1.2; Questions 14 et 19 Mesures de la masse à bord de SkylabMesures de la masse à bord de Skylab Exercices 1, 2 et


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