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Résonance paramétrique: Exemples de pendule

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Description

Cette séance de cours explore la complexité des systèmes non linéaires en analysant les résonances paramétriques à travers deux exemples pendulaires. Il couvre les zones de stabilité, les effets de friction et le comportement à différentes fréquences de résonance, se terminant par une expérience amusante sur un pendule inversé.

Dans MOOC

Mécanique Lagrangienne

Le formalisme de Lagrange permet une résolution efficace de problèmes complexes de mécanique. Il permet aussi d'apporter un éclairage plus fondamental sur les lois de conservation (théorème de Noether). A titre d'illustration de la méthode de Lagrange, on traitera le problème très important des oscillateurs harmoniques couplés, exprimé comme un problème de valeurs propres et de vecteurs propres. On termine avec un formalisme permettant d'analyser les résonances paramétriques, notion illustrée par l'expérien

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Concepts associés (11)

Pendule (physique)

En physique, le pendule est un système oscillant qui, écarté de sa position d'équilibre, y retourne en décrivant des oscillations, sous l'effet d'une force, par exemple le poids d'une masse. Le mot pendule (nom masculin), dû à Huygens, vient du latin pendere. Le pendule de Foucault est l'un des plus connus. Par ailleurs, le mot « pendule » est souvent utilisé en synonyme de « pendule simple », même si son mouvement n'est plus « pendulaire » (on parle ainsi de pendule conique).

Pendule de Kater

thumb|250px|Le pendule original de Kater, montrant son utilisation, d'après l'article original de 1818. La période d’oscillation du pendule était mesurée en la comparant à la pendule de précision (au second plan). On utilisait une mire de visée (à gauche) pour éviter l’erreur de parallaxe. Le pendule de Kater est un pendule réversible dont l'idée première revient à l'astronome, mathématicien et physicien wurtembergeois Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger et que le physicien et officier britannique Henry Kater proposa d'utiliser comme gravimètre en 1817.

Pendule double

En mécanique, on désigne par pendule double un pendule à l'extrémité duquel on accroche un autre pendule. Son évolution est généralement chaotique. vignette Le pendule est constitué de deux tiges de longueur et , de masse nulle et deux masses et . L'énergie cinétique vaut : où est l'angle par rapport à la verticale et la vitesse du pendule . L'énergie potentielle vaut : ( étant l'altitude de la masse ), ou Le lagrangien vaut donc : soit En appliquant les équations de Lagrange, on obtient les équations du mouvement : (1) vignette|Illustration de la sensibilité aux conditions initiales avec trois pendules doubles aux conditions de départ très proches.

Pendule simple

En physique, le pendule simple est une masse ponctuelle fixée à l'extrémité d'un fil sans masse et inextensible, et oscillant sous l'effet de la pesanteur. Il s'agit du modèle de pendule pesant le plus simple. Il est parfois appelé pendule de gravité idéal et, par opposition, tout pendule de gravité réel est appelé pendule pesant composé. Par extension, on appelle aussi parfois pendule simple un dispositif dans lequel le fil inextensible est remplacé par une tige rigide de masse nulle pouvant tourner sans frottement dans un plan vertical autour de son extrémité fixe (liaison parfaite).

Résonance

La résonance est un phénomène selon lequel certains systèmes physiques (électriques, mécaniques) sont sensibles à certaines fréquences. Un système résonant peut accumuler une énergie, si celle-ci est appliquée sous forme périodique, et proche d'une fréquence dite « fréquence de résonance ». Soumis à une telle excitation, le système va être le siège d'oscillations de plus en plus importantes, jusqu'à atteindre un régime d'équilibre qui dépend des éléments dissipatifs du système, ou bien jusqu'à une rupture d'un composant du système.

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Dynamique du pendule : équilibre et énergie cinétique

Explore la dynamique d'un pendule, en mettant l'accent sur les conditions d'équilibre et les calculs d'énergie cinétique pour différents points.

Points d'équilibre et stabilité

Explore les points d'équilibre et la stabilité dans les systèmes mécaniques avec plusieurs degrés de liberté.

Mécanique : Oscillations pendulaires

Explore la mécanique des oscillations du pendule, les positions d'équilibre, l'analyse de stabilité et les périodes d'oscillation.

Méthode Lagrange: Applications MOOC: Mécanique Lagrangienne

Couvre le mouvement rectiligne, la force conservatrice, le moment angulaire et le cylindre roulant sans glisser.

Coordonnées généralisées: Contraintes, Équilibres, Stabilité

Couvre les coordonnées généralisées, les contraintes, les degrés de liberté et les points d'équilibre en mécanique.

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