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Séance de cours

Énergie potentielle, énergie mécanique et résonance

Dans cours

PHYS-101(f): Physique générale : mécanique

Le but du cours de physique générale est de donner à l'étudiant les notions de base nécessaires à la compréhension des phénomènes physiques. L'objectif est atteint lorsque l'étudiant est capable de prévoir quantitativement les conséquences de ces phénomène ...

Description

Cette séance de cours couvre les concepts d'énergie potentielle, d'énergie mécanique et de résonance. Il traite de sujets tels que les oscillateurs harmoniques forcés, les régimes transitoires et à l'état d'équilibre, la réponse harmonique et des exemples réels comme l'effondrement du pont Tacoma Narrows en raison de la résonance. L'instructeur explique le comportement des systèmes mécaniques sous différentes forces, la formation d'ondes debout pendant la résonance, et l'impact de l'amortissement sur les systèmes oscillatoires.

Enseignant·e·s (2)

Frédéric Blanc

Sylvain Bréchet

Sylvain Bréchet est né le 13 octobre 1981 à Moudon (lieu d'origine Epesses, VD). Il a obtenu un Master de physique à l'EPFL en 2005. Il est allé à Cambridge pour y effectuer une thèse en cosmologie théorique de 2005 à 2009 sous la direction du Prof. Anthony Lasenby (FRS) et du Prof. Michael Hobson au Cavendish Laboratory de l'Université de Cambridge. Il est revenu à l'EPFL où il est depuis 2010 chargé de cours et collaborateur scientifique à l'institut de physique de la matière condensée. Il a enseigné la mécanique classique, la relativité restreinte et la thermodynamique à des étudiants en génie mécanique, en génie électrique et en physique. Il rédige actuellement un ouvrage de thermodynamique.

Source officielle

Concepts associés (32)

Mechanical resonance

Mechanical resonance is the tendency of a mechanical system to respond at greater amplitude when the frequency of its oscillations matches the system's natural frequency of vibration (its resonance frequency or resonant frequency) closer than it does other frequencies. It may cause violent swaying motions and potentially catastrophic failure in improperly constructed structures including bridges, buildings and airplanes. This is a phenomenon known as resonance disaster.

Énergie mécanique

En mécanique classique, l’ d'un système est la somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle. Comme elle dépend de la vitesse du système, l'énergie mécanique n'est pas un invariant galiléen, c'est-à-dire que sa valeur varie selon le référentiel d'étude. Lorsqu'un système n'est soumis qu'à des forces conservatives, son énergie mécanique se conserve. C'est la principale utilité de l'énergie mécanique.

Énergie potentielle électrostatique

L'énergie potentielle électrostatique (ou simplement énergie électrostatique) d'une charge électrique q placée en un point P baignant dans un potentiel électrique est définie comme le travail à fournir pour transporter cette charge depuis l'infini jusqu'à la position P. Elle vaut donc : si l'on se place dans le cas où les sources générant le potentiel électrique V sont distribuées dans une région bornée de l'espace, ce qui permet d'attribuer une valeur nulle du potentiel à l'infini.

Énergie potentielle

L'énergie potentielle d'un système physique est l'énergie liée à une interaction, qui a la capacité de se transformer en d'autres formes d'énergie, le plus souvent en énergie cinétique, une énergie de mouvement. La force qui modélise l'interaction est une force conservative c'est-à-dire que son travail ne dépend pas du chemin suivi lors du déplacement, mais uniquement du point de départ et du point d'arrivée : .

Oscillation

Une oscillation est un mouvement ou une fluctuation périodique autour d'une position d'équilibre stable. Les oscillations sont soit régulières (périodiques) soit décroissantes (amorties). Elles répondent aux mêmes équations quel que soit le domaine. Une oscillation est une "variation d'une grandeur mécanique, électrique, caractérisée par un changement périodique de sens". Le cycle d'une oscillation est le temps écoulé entre deux passages successifs par la position d'équilibre.

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Énergie potentielle, énergie mécanique et résonance

Explore l'énergie potentielle, l'énergie mécanique et la résonance dans les systèmes mécaniques, y compris les forces conservatrices et la transformation de l'énergie.

Oscillateur harmonique forcé

Explore l'oscillateur harmonique forcé et amorti, en se concentrant sur la résonance et les conditions initiales.

Conservation de l'énergie mécanique

Explore la conservation de l'énergie mécanique et son application dans la résolution de problèmes de physique impliquant le travail, la stabilité et les transformations énergétiques.

Conservation de l'énergie : exemple de pendule

Explore la conservation de l'énergie à l'aide d'un simple exemple de pendule et discute de diverses formes d'énergie.

Forces et équations de mouvement

Couvre les forces, les équations de mouvement, les régimes d'amortissement, l'interprétation de l'énergie et la relation entre les facteurs de qualité.

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Énergie mécanique

Énergie potentielle électrostatique

Énergie potentielle

Oscillation

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