Physique · Glossaire

Qu'est-ce que « Oscillateur, période, fréquence, amplitude » ?

Aussi appelé : oscillateur · équilibre position d' · oscillations libres · période · fréquence · amplitude

Définition 28.1 Physique du lycée · Chapitre 28 — Oscillateurs mécaniques et mesure du temps

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 T0T_0 (s\mathrm{s}) ; la fréquence f0=1/T0f_0 = 1/T_0 (Hz\mathrm{Hz}, Chapitre 20) ; l’amplitude est l’écart maximal.

Exemples

Exemple 28.2 (Un zoo d’oscillateurs)

Une balançoire de parc : T03sT_0 \approx 3\,\mathrm{s}. La corde de la d’une guitare : f0=110Hzf_0 = 110\,\mathrm{Hz}. Un cristal de quartz : 32768Hz32\,768\,\mathrm{Hz}. L’oscillation du césium qui définit la seconde : environ 9.2×109Hz9.2 \times 10^{9}\,\mathrm{Hz}. 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 20002000, le nouveau Millennium Bridge à Londres a dangereusement oscillé lorsque les pas de la foule se sont calés sur une fréquence propre près de 1Hz1\,\mathrm{Hz} ; il a fermé deux ans pour des amortisseurs. Toute montre à quartz fait chanter son cristal en l’excitant à la résonance, 32768Hz32\,768\,\mathrm{Hz}.

Exemple 28.16 (Trois siècles de tic-tac)

Huygens a construit la première horloge à pendule en 16571657 : 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 (19691969) a échangé la tige contre un cristal fléchissant à 32768Hz32\,768\,\mathrm{Hz} : des dixièmes de seconde par mois. Depuis 19671967 la seconde elle-même est définie par une oscillation atomique : la durée de 91926317709\,192\,631\,770 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.

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