Chapitre 1 Les oscillations 1. Site Web: http://www.cegep-ste-foy.qc.ca/profs/cshields/NYC/NYC-...
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Chapitre 1 Les oscillations 1
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Site Web: http://www.cegep-ste-foy.qc.ca/profs/cshields/NYC/NYC- 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 dition, Harris Benson. Erpi 2009. 2
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Analyser diffrentes situations ou phnomnes physiques relis aux ondes, loptique et la physique moderne partir des principes fondamentaux. 3
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Appliquer les principes de base de la physique la description des vibrations, des ondes et de leur propagation. Appliquer les lois de loptique gomtrique. Appliquer les caractristiques des ondes aux phnomnes lumineux. Analyser quelques situations partir de la physique moderne. Vrifier exprimentalement quelques lois et principes relis aux ondes, loptique et la physique moderne. 4
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1. Les oscillations 2. Le mouvement harmonique simple (M.H.S.) 3. Les paramtres du M.H.S. ( Amplitude, frquence angulaire, priode et constante de phase) 4. La relation entre le mouvement circulaire uniforme et le M.H.S. 5. Les caractristiques dun oscillateur harmonique simple. 6. quation diffrentielle du M.H.S. Section 1.1 de Benson (pages 1 5) 5
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Quelques dfinitions 1.Oscillations: fluctuation priodique de la valeur dune grandeur physique au dessus ou en dessous dune certaine valeur dquilibre (valeur centrale). Oscillations mcaniques position: x, Oscillations non-mcaniques: V, Q, E, B 2.Oscillation harmonique simple: oscillation sans perte dnergie 3.Oscillation amortie: perte dnergie (frottement) 4.Oscillation force: Force dentranement Si la frquence de la force dentranement est proche de la frquence naturelle doscillation -- phnomne de rsonance. 6
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Cest un exemple de mouvement priodique dune grande importance car il se veut un modle (exacte ou rapproch) de beaucoup de problmes de physique (classique ou quantique). Exemples classiques: 1.Pendule simple: (limite des petits angles); 2.Systme masse-ressort: oscillation de faible amplitude; 3.Circuit lectrique: (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 oppos au dplacement ( partir de la position dquilibre). 7
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Proprits de loscillateur harmonique 1.La frquence du mouvement est indpendante de lamplitude doscillation; 2.On peut superposer linairement les effets de plusieurs forces appliques. 8
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La fonction position est une fonction harmonique (sin; cos;..) 9
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Amplitude (A) : dplacement maximal p/r la position dquilibre. Priode (T): le temps pour que la particule revienne la mme position avec la mme vitesse et la mme acclration (M.H.S.) Cest le temps ncessaire pour accomplir une oscillation complte. T 10
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N.B. Les fonctions sinus et cosinus sont des fonctions harmoniques. x = 0,3 sin( t/ 0,4) 11
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La phase (argument du sinus) = ( t + ) La constante de phase = ou phase initiale nous permet de connatre la position x, lorsque t gal 0. 12
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La priode T (en seconde) est la dure complte dune oscillation. La frquence f en hertz (Hz) est gale linverse de la priode. 13
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Sachant que le MHS dcoule dune composante du mouvement circulaire uniforme, on peut obtenir la vitesse angulaire en faisant le rapport / t. Puisquune rvolution complte ( = 2 rad) est effectue en une dure t (= T seconde), alors on peut crire: 16
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1.Lamplitude est constante; 2.La frquence (et la priode) sont indpendante de lamplitude (isochronisme); 3.La fonction position x (t) est une fonction harmonique. 17
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La fonction position: La fonction vitesse: La fonction acclration: 18
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On remarque que a(t) = - x(t) do: Remarque: la phase de la vitesse diffre de celle de la position de /2; et la vitesse est maximale lorsque x = 0 ( lquilibre). 19
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Faire les exemples 1.1 et 1.2; Questions 14 et 19 Mesures de la masse bord de SkylabMesures de la masse bord de Skylab Exercices 1, 2 et 57. 20
