Chapitre 13 : système mécanique oscillant, le pendule pesant
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I) Système oscillant 1) Le pendule pesant Tout corps de masse 'm' effectuant des oscillations autour d'un axe sous l'action de son poids est un pendule pesant. 2)
Le pendule simple Un pendule simple est constitué d'une masse 'm' qu'on considère entièrement concentrée au centre d'inertie du pendule, et qui oscille autour d'un axe fixe. Lorsqu'un solide est écarté de la verticale, il est animé d'un mouvement circulaire non uniforme, Il effectue des oscillations autour d'une position équilibre verticale. C'est un système mécanique oscillant ou oscillateur mécanique. 3) L'oscillateur mécanique Tout système mécanique qui effectue un mouvement de va-et-vient de part et d'autre d'une position d'équilibre est appelé oscillateur mécanique. Une oscillation est un aller-retour autour de la position équilibre. 4) Oscillateur mécanique périodique Lorsque les oscillations se reproduisent à intervalle de temps fixe l'oscillateur mécanique est alors dit périodique. La période T d'un phénomène périodique est la plus petite durée au bout de laquelle ce phénomène se reproduit identique à lui-même. Unité : la seconde (s). La fréquence f d'un oscillateur périodique correspond au nombre d'oscillations effectuées par seconde. La fréquence est l'inverse de la période : |
unité : le Hertz (Hz) II) Mouvement oscillatoire d'un pendule simple non amorti 1) Accélération du pendule (vidéo) Le vecteur accélération du centre d'inertie de la masse est, d'après la seconde loi de Newton :
Lorsque le pendule redescend vers la position équilibre verticale le mouvement est accéléré car :
Par contre lorsque le pendule remonte jusqu'à obtenir un angle q avec la verticale égale à son amplitude qm le mouvement est décéléré en effet :
Pour voir la détermination graphique d’un vecteur accélération clique
ici. 2) Isochronisme des petites oscillations Pour des oscillations de faible amplitude la période ne dépend pas de l'amplitude. On nomme ce phénomène l'isochronisme des petites oscillations, les oscillations sont dites isochrones. Pour voir la vidéo de l’expérience terrifiante clique ici. En l'absence de frottement on nomme période propre To, la période des petites oscillations.
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