m13 oscillateurs presentation

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Cours M3: présentation Oscillateurs

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Les oscillateurs en mécanique

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Page 1: M13 oscillateurs presentation

Cours M3: présentationOscillateurs

Page 2: M13 oscillateurs presentation

Plan

1. Introduction

2. Système solide-ressort horizontal sans frottement

2.1 Problème 42.2 Système2.3 Référentiel et base de projection2.4 Bilan des forces2.5 PFD2.6 Solution

2.6.1 Notion de pulsation2.6.2 Expression de la solution2.6.3 Allure de la solution

3. Système solide-ressort vertical sans frottement

3.1 Problème 53.2 Résolution

Page 3: M13 oscillateurs presentation

Plan

1. Introduction2. Système solide-ressort horizontal sans frottement

2.1 Problème 42.2 Système2.3 Référentiel et base de projection2.4 Bilan des forces2.5 PFD2.6 Solution

2.6.1 Notion de pulsation2.6.2 Expression de la solution2.6.3 Allure de la solution

3. Système solide-ressort vertical sans frottement

3.1 Problème 53.2 Résolution

Page 4: M13 oscillateurs presentation

Plan

1. Introduction2. Système solide-ressort horizontal sans frottement

2.1 Problème 4

2.2 Système2.3 Référentiel et base de projection2.4 Bilan des forces2.5 PFD2.6 Solution

2.6.1 Notion de pulsation2.6.2 Expression de la solution2.6.3 Allure de la solution

3. Système solide-ressort vertical sans frottement

3.1 Problème 53.2 Résolution

Page 5: M13 oscillateurs presentation

Plan

1. Introduction2. Système solide-ressort horizontal sans frottement

2.1 Problème 42.2 Système

2.3 Référentiel et base de projection2.4 Bilan des forces2.5 PFD2.6 Solution

2.6.1 Notion de pulsation2.6.2 Expression de la solution2.6.3 Allure de la solution

3. Système solide-ressort vertical sans frottement

3.1 Problème 53.2 Résolution

Page 6: M13 oscillateurs presentation

Plan

1. Introduction2. Système solide-ressort horizontal sans frottement

2.1 Problème 42.2 Système2.3 Référentiel et base de projection

2.4 Bilan des forces2.5 PFD2.6 Solution

2.6.1 Notion de pulsation2.6.2 Expression de la solution2.6.3 Allure de la solution

3. Système solide-ressort vertical sans frottement

3.1 Problème 53.2 Résolution

Page 7: M13 oscillateurs presentation

Plan

1. Introduction2. Système solide-ressort horizontal sans frottement

2.1 Problème 42.2 Système2.3 Référentiel et base de projection2.4 Bilan des forces

2.5 PFD2.6 Solution

2.6.1 Notion de pulsation2.6.2 Expression de la solution2.6.3 Allure de la solution

3. Système solide-ressort vertical sans frottement

3.1 Problème 53.2 Résolution

Page 8: M13 oscillateurs presentation

Force de rappel du ressort

−→ex�

`0

O

1

x < 0

`

−→P

−→R −→F

O

2

x > 0`

−→P

−→R−→

F

Figure 1

Page 9: M13 oscillateurs presentation

Force de rappel du ressort

−→ex�

`0

O

1

x < 0

`

−→P

−→R −→F

O

2

x > 0`

−→P

−→R−→

F

Figure 1

Page 10: M13 oscillateurs presentation

Plan

1. Introduction2. Système solide-ressort horizontal sans frottement

2.1 Problème 42.2 Système2.3 Référentiel et base de projection2.4 Bilan des forces

2.5 PFD2.6 Solution

2.6.1 Notion de pulsation2.6.2 Expression de la solution2.6.3 Allure de la solution

3. Système solide-ressort vertical sans frottement

3.1 Problème 53.2 Résolution

Page 11: M13 oscillateurs presentation

Plan

1. Introduction2. Système solide-ressort horizontal sans frottement

2.1 Problème 42.2 Système2.3 Référentiel et base de projection2.4 Bilan des forces2.5 PFD

2.6 Solution

2.6.1 Notion de pulsation2.6.2 Expression de la solution2.6.3 Allure de la solution

3. Système solide-ressort vertical sans frottement

3.1 Problème 53.2 Résolution

Page 12: M13 oscillateurs presentation

Plan

1. Introduction2. Système solide-ressort horizontal sans frottement

2.1 Problème 42.2 Système2.3 Référentiel et base de projection2.4 Bilan des forces2.5 PFD2.6 Solution

2.6.1 Notion de pulsation2.6.2 Expression de la solution2.6.3 Allure de la solution

3. Système solide-ressort vertical sans frottement

3.1 Problème 53.2 Résolution

Page 13: M13 oscillateurs presentation

Plan

1. Introduction2. Système solide-ressort horizontal sans frottement

2.1 Problème 42.2 Système2.3 Référentiel et base de projection2.4 Bilan des forces2.5 PFD2.6 Solution

2.6.1 Notion de pulsation

2.6.2 Expression de la solution2.6.3 Allure de la solution

3. Système solide-ressort vertical sans frottement

3.1 Problème 53.2 Résolution

Page 14: M13 oscillateurs presentation

Plan

1. Introduction2. Système solide-ressort horizontal sans frottement

2.1 Problème 42.2 Système2.3 Référentiel et base de projection2.4 Bilan des forces2.5 PFD2.6 Solution

2.6.1 Notion de pulsation2.6.2 Expression de la solution

2.6.3 Allure de la solution

3. Système solide-ressort vertical sans frottement

3.1 Problème 53.2 Résolution

Page 15: M13 oscillateurs presentation

Plan

1. Introduction2. Système solide-ressort horizontal sans frottement

2.1 Problème 42.2 Système2.3 Référentiel et base de projection2.4 Bilan des forces2.5 PFD2.6 Solution

2.6.1 Notion de pulsation2.6.2 Expression de la solution2.6.3 Allure de la solution

3. Système solide-ressort vertical sans frottement

3.1 Problème 53.2 Résolution

Page 16: M13 oscillateurs presentation

Oscillations sinusoïdales

t

x

T0

xm

−xm

Figure 2

Page 17: M13 oscillateurs presentation

Oscillations sinusoïdales

t

x

T0

xm

−xm

Figure 2

Page 18: M13 oscillateurs presentation

Plan

1. Introduction2. Système solide-ressort horizontal sans frottement

2.1 Problème 42.2 Système2.3 Référentiel et base de projection2.4 Bilan des forces2.5 PFD2.6 Solution

2.6.1 Notion de pulsation2.6.2 Expression de la solution2.6.3 Allure de la solution

3. Système solide-ressort vertical sans frottement

3.1 Problème 53.2 Résolution

Page 19: M13 oscillateurs presentation

Plan

1. Introduction2. Système solide-ressort horizontal sans frottement

2.1 Problème 42.2 Système2.3 Référentiel et base de projection2.4 Bilan des forces2.5 PFD2.6 Solution

2.6.1 Notion de pulsation2.6.2 Expression de la solution2.6.3 Allure de la solution

3. Système solide-ressort vertical sans frottement

3.1 Problème 53.2 Résolution

Page 20: M13 oscillateurs presentation

Plan

1. Introduction2. Système solide-ressort horizontal sans frottement

2.1 Problème 42.2 Système2.3 Référentiel et base de projection2.4 Bilan des forces2.5 PFD2.6 Solution

2.6.1 Notion de pulsation2.6.2 Expression de la solution2.6.3 Allure de la solution

3. Système solide-ressort vertical sans frottement3.1 Problème 5

3.2 Résolution

Page 21: M13 oscillateurs presentation

Plan

1. Introduction2. Système solide-ressort horizontal sans frottement

2.1 Problème 42.2 Système2.3 Référentiel et base de projection2.4 Bilan des forces2.5 PFD2.6 Solution

2.6.1 Notion de pulsation2.6.2 Expression de la solution2.6.3 Allure de la solution

3. Système solide-ressort vertical sans frottement3.1 Problème 53.2 Résolution

Page 22: M13 oscillateurs presentation

Oscillations verticales d’une masse accrochée àun ressort

L’allongement du ressort estici calculé par rapport à laposition d’équilibre :

x = `− `eq (1)

La force de tension n’étant pasnulle à l’équilibre, elle s’écrit:

−→T = −k (`− `0)−→ex (2)

O

x

x(t)

`0`q

−→P

−→Tq

`(t)

−→P

−→T

Page 23: M13 oscillateurs presentation

Oscillations verticales d’une masse accrochée àun ressort

L’allongement du ressort estici calculé par rapport à laposition d’équilibre :

x = `− `eq (1)

La force de tension n’étant pasnulle à l’équilibre, elle s’écrit:

−→T = −k (`− `0)−→ex (2)

O

x

x(t)

`0`q

−→P

−→Tq

`(t)

−→P

−→T

Page 24: M13 oscillateurs presentation

Oscillations verticales d’une masse accrochée àun ressort

L’allongement du ressort estici calculé par rapport à laposition d’équilibre :

x = `− `eq (1)

La force de tension n’étant pasnulle à l’équilibre, elle s’écrit:

−→T = −k (`− `0)−→ex (2)

O

x

x(t)

`0`q

−→P

−→Tq

`(t)

−→P

−→T

Page 25: M13 oscillateurs presentation

Oscillations verticales d’une masse accrochée àun ressort

L’allongement du ressort estici calculé par rapport à laposition d’équilibre :

x = `− `eq (1)

La force de tension n’étant pasnulle à l’équilibre, elle s’écrit:

−→T = −k (`− `0)−→ex (2)

O

x

x(t)

`0`q

−→P

−→Tq

`(t)

−→P

−→T

Page 26: M13 oscillateurs presentation

Oscillations verticales d’une masse accrochée àun ressort

L’allongement du ressort estici calculé par rapport à laposition d’équilibre :

x = `− `eq (1)

La force de tension n’étant pasnulle à l’équilibre, elle s’écrit:

−→T = −k (`− `0)−→ex (2)

O

x

x(t)

`0`q

−→P

−→Tq

`(t)

−→P

−→T

Page 27: M13 oscillateurs presentation

Oscillations verticales d’une masse accrochée àun ressort

PFD appliqué à la masse et projeté sur l’axe Ox:

Rappel

s

: x = `− `eq−→T = −k (`− `0)−→ex

m x = mg − k (`− `0) (3)⇐⇒ m x = mg − k (x + `eq − `0) (4)⇐⇒ m x = mg − k x − k (`eq − `0) (5)

Or à l’équilibre :mg − k (`eq − `0) = 0 (6)

Donc (5) devient :

m x = −k x ⇐⇒ x +k

mx = 0 (7)

Page 28: M13 oscillateurs presentation

Oscillations verticales d’une masse accrochée àun ressort

PFD appliqué à la masse et projeté sur l’axe Ox:

Rappel

s

: x = `− `eq−→T = −k (`− `0)−→ex

m x = mg − k (`− `0) (3)⇐⇒ m x = mg − k (x + `eq − `0) (4)⇐⇒ m x = mg − k x − k (`eq − `0) (5)

Or à l’équilibre :mg − k (`eq − `0) = 0 (6)

Donc (5) devient :

m x = −k x ⇐⇒ x +k

mx = 0 (7)

Page 29: M13 oscillateurs presentation

Oscillations verticales d’une masse accrochée àun ressort

PFD appliqué à la masse et projeté sur l’axe Ox:

Rappel

s

: x = `− `eq−→T = −k (`− `0)−→ex

m x = mg − k (`− `0) (3)

⇐⇒ m x = mg − k (x + `eq − `0) (4)⇐⇒ m x = mg − k x − k (`eq − `0) (5)

Or à l’équilibre :mg − k (`eq − `0) = 0 (6)

Donc (5) devient :

m x = −k x ⇐⇒ x +k

mx = 0 (7)

Page 30: M13 oscillateurs presentation

Oscillations verticales d’une masse accrochée àun ressort

PFD appliqué à la masse et projeté sur l’axe Ox:

Rappel

s

: x = `− `eq

−→T = −k (`− `0)−→ex

m x = mg − k (`− `0) (3)

⇐⇒ m x = mg − k (x + `eq − `0) (4)⇐⇒ m x = mg − k x − k (`eq − `0) (5)

Or à l’équilibre :mg − k (`eq − `0) = 0 (6)

Donc (5) devient :

m x = −k x ⇐⇒ x +k

mx = 0 (7)

Page 31: M13 oscillateurs presentation

Oscillations verticales d’une masse accrochée àun ressort

PFD appliqué à la masse et projeté sur l’axe Ox:

Rappel

s

: x = `− `eq

−→T = −k (`− `0)−→ex

m x = mg − k (`− `0) (3)⇐⇒ m x = mg − k (x + `eq − `0) (4)

⇐⇒ m x = mg − k x − k (`eq − `0) (5)

Or à l’équilibre :mg − k (`eq − `0) = 0 (6)

Donc (5) devient :

m x = −k x ⇐⇒ x +k

mx = 0 (7)

Page 32: M13 oscillateurs presentation

Oscillations verticales d’une masse accrochée àun ressort

PFD appliqué à la masse et projeté sur l’axe Ox:

Rappel

s

: x = `− `eq

−→T = −k (`− `0)−→ex

m x = mg − k (`− `0) (3)⇐⇒ m x = mg − k (x + `eq − `0) (4)⇐⇒ m x = mg − k x − k (`eq − `0) (5)

Or à l’équilibre :mg − k (`eq − `0) = 0 (6)

Donc (5) devient :

m x = −k x ⇐⇒ x +k

mx = 0 (7)

Page 33: M13 oscillateurs presentation

Oscillations verticales d’une masse accrochée àun ressort

PFD appliqué à la masse et projeté sur l’axe Ox:

Rappel

s

: x = `− `eq

−→T = −k (`− `0)−→ex

m x = mg − k (`− `0) (3)⇐⇒ m x = mg − k (x + `eq − `0) (4)⇐⇒ m x = mg − k x − k (`eq − `0) (5)

Or à l’équilibre :

mg − k (`eq − `0) = 0 (6)

Donc (5) devient :

m x = −k x ⇐⇒ x +k

mx = 0 (7)

Page 34: M13 oscillateurs presentation

Oscillations verticales d’une masse accrochée àun ressort

PFD appliqué à la masse et projeté sur l’axe Ox:

Rappels: x = `− `eq−→T = −k (`− `0)−→ex

m x = mg − k (`− `0) (3)⇐⇒ m x = mg − k (x + `eq − `0) (4)⇐⇒ m x = mg − k x − k (`eq − `0) (5)

Or à l’équilibre :

mg − k (`eq − `0) = 0 (6)

Donc (5) devient :

m x = −k x ⇐⇒ x +k

mx = 0 (7)

Page 35: M13 oscillateurs presentation

Oscillations verticales d’une masse accrochée àun ressort

PFD appliqué à la masse et projeté sur l’axe Ox:

Rappels: x = `− `eq−→T = −k (`− `0)−→ex

m x = mg − k (`− `0) (3)⇐⇒ m x = mg − k (x + `eq − `0) (4)⇐⇒ m x = mg − k x−k (`eq − `0) (5)

Or à l’équilibre :mg − k (`eq − `0) = 0 (6)

Donc (5) devient :

m x = −k x ⇐⇒ x +k

mx = 0 (7)

Page 36: M13 oscillateurs presentation

Oscillations verticales d’une masse accrochée àun ressort

PFD appliqué à la masse et projeté sur l’axe Ox:

Rappels: x = `− `eq−→T = −k (`− `0)−→ex

m x = mg − k (`− `0) (3)⇐⇒ m x = mg − k (x + `eq − `0) (4)⇐⇒ m x = mg − k x−k (`eq − `0) (5)

Or à l’équilibre :mg − k (`eq − `0) = 0 (6)

Donc (5) devient :

m x = −k x ⇐⇒ x +k

mx = 0 (7)

Page 37: M13 oscillateurs presentation

Oscillations verticales d’une masse accrochée àun ressort

PFD appliqué à la masse et projeté sur l’axe Ox:

Rappels: x = `− `eq−→T = −k (`− `0)−→ex

m x = mg − k (`− `0) (3)⇐⇒ m x = mg − k (x + `eq − `0) (4)⇐⇒ m x = mg − k x−k (`eq − `0) (5)

Or à l’équilibre :mg − k (`eq − `0) = 0 (6)

Donc (5) devient :

m x = −k x ⇐⇒ x +k

mx = 0 (7)

Page 38: M13 oscillateurs presentation

Plan

4. Pendule simple

4.1 Problème 64.2 Système4.3 Référentiel et base

4.3.1 Référentiel4.3.2 Base : présentation de la base polaire

4.4 Bilan des forces4.5 Deuxième loi de Newton4.6 Equation différentielle du mouvement4.7 Solution

Page 39: M13 oscillateurs presentation

Plan

4. Pendule simple4.1 Problème 6

4.2 Système4.3 Référentiel et base

4.3.1 Référentiel4.3.2 Base : présentation de la base polaire

4.4 Bilan des forces4.5 Deuxième loi de Newton4.6 Equation différentielle du mouvement4.7 Solution

Page 40: M13 oscillateurs presentation

Plan

4. Pendule simple4.1 Problème 64.2 Système

4.3 Référentiel et base

4.3.1 Référentiel4.3.2 Base : présentation de la base polaire

4.4 Bilan des forces4.5 Deuxième loi de Newton4.6 Equation différentielle du mouvement4.7 Solution

Page 41: M13 oscillateurs presentation

Plan

4. Pendule simple4.1 Problème 64.2 Système4.3 Référentiel et base

4.3.1 Référentiel4.3.2 Base : présentation de la base polaire

4.4 Bilan des forces4.5 Deuxième loi de Newton4.6 Equation différentielle du mouvement4.7 Solution

Page 42: M13 oscillateurs presentation

Plan

4. Pendule simple4.1 Problème 64.2 Système4.3 Référentiel et base

4.3.1 Référentiel

4.3.2 Base : présentation de la base polaire

4.4 Bilan des forces4.5 Deuxième loi de Newton4.6 Equation différentielle du mouvement4.7 Solution

Page 43: M13 oscillateurs presentation

Plan

4. Pendule simple4.1 Problème 64.2 Système4.3 Référentiel et base

4.3.1 Référentiel4.3.2 Base : présentation de la base polaire

4.4 Bilan des forces4.5 Deuxième loi de Newton4.6 Equation différentielle du mouvement4.7 Solution

Page 44: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Rotation autour d’un axe fixe=⇒ utilisation de la base polaire

Base mobile 2D définie par deuxvecteurs:• vecteur radial −→ur ;• Vecteur orthoradial −→uθ .

Le point M est alors repéré par:• une distance, ici `;• un angle, θ.

θ

O y−→uy

x

−→ux

`

M

−→ur

−→uθ

Figure 3

Page 45: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Rotation autour d’un axe fixe

=⇒ utilisation de la base polaire

Base mobile 2D définie par deuxvecteurs:• vecteur radial −→ur ;• Vecteur orthoradial −→uθ .

Le point M est alors repéré par:• une distance, ici `;• un angle, θ.

θ

O y−→uy

x

−→ux

`

M

−→ur

−→uθ

Figure 3

Page 46: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Rotation autour d’un axe fixe=⇒ utilisation de la base polaire

Base mobile 2D définie par deuxvecteurs:• vecteur radial −→ur ;• Vecteur orthoradial −→uθ .

Le point M est alors repéré par:• une distance, ici `;• un angle, θ.

θ

O y−→uy

x

−→ux

`

M

−→ur

−→uθ

Figure 3

Page 47: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Rotation autour d’un axe fixe=⇒ utilisation de la base polaire

Base mobile 2D définie par deuxvecteurs:

• vecteur radial −→ur ;• Vecteur orthoradial −→uθ .

Le point M est alors repéré par:• une distance, ici `;• un angle, θ.

θ

O y−→uy

x

−→ux

`

M

−→ur

−→uθ

Figure 3

Page 48: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Rotation autour d’un axe fixe=⇒ utilisation de la base polaire

Base mobile 2D définie par deuxvecteurs:

• vecteur radial −→ur ;• Vecteur orthoradial −→uθ .

Le point M est alors repéré par:• une distance, ici `;• un angle, θ.

θ

O y−→uy

x

−→ux

`

M

−→ur

−→uθ

Figure 3

Page 49: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Rotation autour d’un axe fixe=⇒ utilisation de la base polaire

Base mobile 2D définie par deuxvecteurs:• vecteur radial −→ur ;

• Vecteur orthoradial −→uθ .

Le point M est alors repéré par:• une distance, ici `;• un angle, θ.

θ

O y−→uy

x

−→ux

`

M

−→ur

−→uθ

Figure 3

Page 50: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Rotation autour d’un axe fixe=⇒ utilisation de la base polaire

Base mobile 2D définie par deuxvecteurs:• vecteur radial −→ur ;• Vecteur orthoradial −→uθ .

Le point M est alors repéré par:• une distance, ici `;• un angle, θ.

θ

O y−→uy

x

−→ux

`

M

−→ur

−→uθ

Figure 3

Page 51: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Rotation autour d’un axe fixe=⇒ utilisation de la base polaire

Base mobile 2D définie par deuxvecteurs:• vecteur radial −→ur ;• Vecteur orthoradial −→uθ .

Le point M est alors repéré par:

• une distance, ici `;• un angle, θ.

θ

O y−→uy

x

−→ux

`

M

−→ur

−→uθ

Figure 3

Page 52: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Rotation autour d’un axe fixe=⇒ utilisation de la base polaire

Base mobile 2D définie par deuxvecteurs:• vecteur radial −→ur ;• Vecteur orthoradial −→uθ .

Le point M est alors repéré par:• une distance, ici `;

• un angle, θ.

θ

O y−→uy

x

−→ux`

M

−→ur

−→uθ

Figure 3

Page 53: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Rotation autour d’un axe fixe=⇒ utilisation de la base polaire

Base mobile 2D définie par deuxvecteurs:• vecteur radial −→ur ;• Vecteur orthoradial −→uθ .

Le point M est alors repéré par:• une distance, ici `;• un angle, θ.

θ

O y−→uy

x

−→ux`

M

−→ur

−→uθ

Figure 3

Page 54: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Liens entre la base polaire et labase cartésienne

x = ` cos θ (8)

y = ` sin θ (9)

Donc:

` =√

x2 + y2 tan θ =y

x(10)

θ

O y−→uy

x

−→ux`

M

−→ur

−→uθ

xθ `

y

Figure 4

Page 55: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Liens entre la base polaire et labase cartésienne

x = ` cos θ (8)

y = ` sin θ (9)

Donc:

` =√

x2 + y2 tan θ =y

x(10)

θ

O y−→uy

x

−→ux`

M

−→ur

−→uθ

xθ `

y

Figure 4

Page 56: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Liens entre la base polaire et labase cartésienne

x = ` cos θ (8)

y = ` sin θ (9)

Donc:

` =√

x2 + y2 tan θ =y

x(10)

θ

O y−→uy

x

−→ux`

M

−→ur

−→uθ

xθ `

y

Figure 4

Page 57: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Liens entre la base polaire et labase cartésienne

x = ` cos θ (8)

y = ` sin θ (9)

Donc:

` =√

x2 + y2 tan θ =y

x(10)

θ

O y−→uy

x

−→ux`

M

−→ur

−→uθ

xθ `

y

Figure 4

Page 58: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Liens entre la base polaire et labase cartésienne

x = ` cos θ (8)

y = ` sin θ (9)

Donc:

` =√

x2 + y2 tan θ =y

x(10)

θ

O y−→uy

x

−→ux`

M

−→ur

−→uθ

xθ `

y

Figure 4

Page 59: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Les vecteurs de la base polaire peuvents’exprimer en fonction de ceux de labase cartésienne:

−→ur = cos θ−→ux + sin θ−→uy (11)

−→uθ = − sin θ−→ux + cos θ−→uy (12)θ

θ−→uy

−→ux

M

−→ur

−→uθ

Figure 5

Page 60: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Les vecteurs de la base polaire peuvents’exprimer en fonction de ceux de labase cartésienne:

−→ur = cos θ−→ux + sin θ−→uy (11)

−→uθ = − sin θ−→ux + cos θ−→uy (12)θ

θ−→uy

−→ux

M

−→ur

−→uθ

Figure 5

Page 61: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Les vecteurs de la base polaire peuvents’exprimer en fonction de ceux de labase cartésienne:

−→ur = cos θ−→ux + sin θ−→uy (11)

−→uθ = − sin θ−→ux + cos θ−→uy (12)

θ

θ−→uy

−→ux

M

−→ur

−→uθ

Figure 5

Page 62: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Les vecteurs de la base polaire peuvents’exprimer en fonction de ceux de labase cartésienne:

−→ur = cos θ−→ux + sin θ−→uy (11)

−→uθ = − sin θ−→ux + cos θ−→uy (12)

θ

θ−→uy

−→ux

M

−→ur

−→uθ

Figure 5

Page 63: M13 oscillateurs presentation

Présentation de la base polaire

Les vecteurs de la base polaire peuvents’exprimer en fonction de ceux de labase cartésienne:

−→ur = cos θ−→ux + sin θ−→uy (11)

−→uθ = − sin θ−→ux + cos θ−→uy (12)θ

θ−→uy

−→ux

M

−→ur

−→uθ

Figure 5

Page 64: M13 oscillateurs presentation

Plan

4. Pendule simple4.1 Problème 64.2 Système4.3 Référentiel et base

4.3.1 Référentiel4.3.2 Base : présentation de la base polaire

4.4 Bilan des forces4.5 Deuxième loi de Newton4.6 Equation différentielle du mouvement4.7 Solution

Page 65: M13 oscillateurs presentation

Plan

4. Pendule simple4.1 Problème 64.2 Système4.3 Référentiel et base

4.3.1 Référentiel4.3.2 Base : présentation de la base polaire

4.4 Bilan des forces

4.5 Deuxième loi de Newton4.6 Equation différentielle du mouvement4.7 Solution

Page 66: M13 oscillateurs presentation

Bilan des forces pour le pendule simple

θ

O

`

M

−→P

−→T

−→ur

−→uθ

Figure 6

Page 67: M13 oscillateurs presentation

Bilan des forces pour le pendule simple

θ

O

`

M

−→P

−→T

−→ur

−→uθ

Figure 6

Page 68: M13 oscillateurs presentation

Plan

4. Pendule simple4.1 Problème 64.2 Système4.3 Référentiel et base

4.3.1 Référentiel4.3.2 Base : présentation de la base polaire

4.4 Bilan des forces

4.5 Deuxième loi de Newton4.6 Equation différentielle du mouvement4.7 Solution

Page 69: M13 oscillateurs presentation

Plan

4. Pendule simple4.1 Problème 64.2 Système4.3 Référentiel et base

4.3.1 Référentiel4.3.2 Base : présentation de la base polaire

4.4 Bilan des forces4.5 Deuxième loi de Newton

4.6 Equation différentielle du mouvement4.7 Solution

Page 70: M13 oscillateurs presentation

Plan

4. Pendule simple4.1 Problème 64.2 Système4.3 Référentiel et base

4.3.1 Référentiel4.3.2 Base : présentation de la base polaire

4.4 Bilan des forces4.5 Deuxième loi de Newton4.6 Equation différentielle du mouvement

4.7 Solution

Page 71: M13 oscillateurs presentation

Plan

4. Pendule simple4.1 Problème 64.2 Système4.3 Référentiel et base

4.3.1 Référentiel4.3.2 Base : présentation de la base polaire

4.4 Bilan des forces4.5 Deuxième loi de Newton4.6 Equation différentielle du mouvement4.7 Solution

Page 72: M13 oscillateurs presentation

Plan

5. Système solide-ressort avec frottements fluides

5.1 Problème 75.2 Equation différentielle5.3 Différents régimes

5.3.1 Equation caractéristique5.3.2 Solution5.3.3 Différents régimes

• Régime pseudo-périodique• Régime apériodique• Régime critique

Page 73: M13 oscillateurs presentation

Plan

5. Système solide-ressort avec frottements fluides5.1 Problème 7

5.2 Equation différentielle5.3 Différents régimes

5.3.1 Equation caractéristique5.3.2 Solution5.3.3 Différents régimes

• Régime pseudo-périodique• Régime apériodique• Régime critique

Page 74: M13 oscillateurs presentation

Plan

5. Système solide-ressort avec frottements fluides5.1 Problème 75.2 Equation différentielle

5.3 Différents régimes

5.3.1 Equation caractéristique5.3.2 Solution5.3.3 Différents régimes

• Régime pseudo-périodique• Régime apériodique• Régime critique

Page 75: M13 oscillateurs presentation

Plan

5. Système solide-ressort avec frottements fluides5.1 Problème 75.2 Equation différentielle5.3 Différents régimes

5.3.1 Equation caractéristique5.3.2 Solution5.3.3 Différents régimes

• Régime pseudo-périodique• Régime apériodique• Régime critique

Page 76: M13 oscillateurs presentation

Plan

5. Système solide-ressort avec frottements fluides5.1 Problème 75.2 Equation différentielle5.3 Différents régimes

5.3.1 Equation caractéristique

5.3.2 Solution5.3.3 Différents régimes

• Régime pseudo-périodique• Régime apériodique• Régime critique

Page 77: M13 oscillateurs presentation

Plan

5. Système solide-ressort avec frottements fluides5.1 Problème 75.2 Equation différentielle5.3 Différents régimes

5.3.1 Equation caractéristique5.3.2 Solution

5.3.3 Différents régimes

• Régime pseudo-périodique• Régime apériodique• Régime critique

Page 78: M13 oscillateurs presentation

Plan

5. Système solide-ressort avec frottements fluides5.1 Problème 75.2 Equation différentielle5.3 Différents régimes

5.3.1 Equation caractéristique5.3.2 Solution5.3.3 Différents régimes

• Régime pseudo-périodique• Régime apériodique• Régime critique

Page 79: M13 oscillateurs presentation

Plan

5. Système solide-ressort avec frottements fluides5.1 Problème 75.2 Equation différentielle5.3 Différents régimes

5.3.1 Equation caractéristique5.3.2 Solution5.3.3 Différents régimes

• Régime pseudo-périodique

• Régime apériodique• Régime critique

Page 80: M13 oscillateurs presentation

Régime pseudopériodique

t

x

: λ = 1/4: λ = 1/2: λ = 1

TX

-X

Figure 7

Page 81: M13 oscillateurs presentation

Régime pseudopériodique

t

x

: λ = 1/4: λ = 1/2: λ = 1

TX

-X

Figure 7

Page 82: M13 oscillateurs presentation

Plan

5. Système solide-ressort avec frottements fluides5.1 Problème 75.2 Equation différentielle5.3 Différents régimes

5.3.1 Equation caractéristique5.3.2 Solution5.3.3 Différents régimes

• Régime pseudo-périodique

• Régime apériodique• Régime critique

Page 83: M13 oscillateurs presentation

Plan

5. Système solide-ressort avec frottements fluides5.1 Problème 75.2 Equation différentielle5.3 Différents régimes

5.3.1 Equation caractéristique5.3.2 Solution5.3.3 Différents régimes

• Régime pseudo-périodique• Régime apériodique

• Régime critique

Page 84: M13 oscillateurs presentation

régime apériodique

t

x: λ = 2: λ = 3: λ = 4

xm

Figure 8

Page 85: M13 oscillateurs presentation

régime apériodique

t

x: λ = 2: λ = 3: λ = 4

xm

Figure 8

Page 86: M13 oscillateurs presentation

Plan

5. Système solide-ressort avec frottements fluides5.1 Problème 75.2 Equation différentielle5.3 Différents régimes

5.3.1 Equation caractéristique5.3.2 Solution5.3.3 Différents régimes

• Régime pseudo-périodique• Régime apériodique

• Régime critique

Page 87: M13 oscillateurs presentation

Plan

5. Système solide-ressort avec frottements fluides5.1 Problème 75.2 Equation différentielle5.3 Différents régimes

5.3.1 Equation caractéristique5.3.2 Solution5.3.3 Différents régimes

• Régime pseudo-périodique• Régime apériodique• Régime critique