Un oscillateur mécanique est un système qui, écarté d’une position d’équilibre stable et lâché, oscille de part et d’autre autour d’elle : ce sont des oscillations libres. Le mouvement se répète après la période () ; la fréquence (, Chapitre 20) ; l’amplitude est l’écart maximal.
Exemples
Exemple 28.2 (Un zoo d’oscillateurs)
Une balançoire de parc : . La corde de la d’une guitare : . Un cristal de quartz : . L’oscillation du césium qui définit la seconde : environ . Dix ordres de grandeur, une seule tâche : compter.
Exemple 28.14 (La résonance pour le bien et pour le mal)
Un parent qui pousse une balançoire pousse à sa propre fréquence — la résonance mise au travail. En , le nouveau Millennium Bridge à Londres a dangereusement oscillé lorsque les pas de la foule se sont calés sur une fréquence propre près de ; il a fermé deux ans pour des amortisseurs. Toute montre à quartz fait chanter son cristal en l’excitant à la résonance, .
Exemple 28.16 (Trois siècles de tic-tac)
Huygens a construit la première horloge à pendule en : l’isochronisme a fait passer les horloges d’un quart d’heure de dérive par jour à des secondes, et les pendules compensés à des fractions de seconde par jour. La montre à quartz () a échangé la tige contre un cristal fléchissant à : des dixièmes de seconde par mois. Depuis la seconde elle-même est définie par une oscillation atomique : la durée de périodes du rayonnement micro-onde d’une transition interne du césium-133 (Chapitre 34). Les meilleures horloges à césium dérivent d’une seconde en cent millions d’années.