📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Le système oscillant est un système qui effectue un mouvement périodique autour d'une position d'équilibre stable.
- Pendule élastique horizontal : L'équation différentielle est : $\frac{d^2x}{dt^2} + \frac{k}{m}x = 0$. La solution est $x(t) = X_m \cos(\frac{2\pi}{T_0}t + \varphi)$. La période propre est $T_0 = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}$.
- Pendule simple : Pour les faibles angles ($\sin \theta \approx \theta$), l'équation est : $\frac{d^2\theta}{dt^2} + \frac{g}{l}\theta = 0$. La période propre est $T_0 = 2\pi \sqrt{\frac{l}{g}}$.
Méthodes à maîtriser
- Établir l'équation différentielle par la deuxième loi de Newton (système, bilan des forces, projection).
- Vérifier si une fonction donnée est solution de l'équation différentielle.
- Déterminer les constantes ($X_m, \varphi$) à partir des conditions initiales ($t=0$).
Exemples corrigés
Exemple : Un ressort de raideur $k=20 , N/m$ et une masse $m=0.2 , kg$. $T_0 = 2\pi \sqrt{\frac{0.2}{20}} = 2\pi \sqrt{0.01} = 0.2\pi \approx 0.628 , s$.
Erreurs fréquentes
- Oublier de convertir les unités (ex: $g$ en $cm$ au lieu de $m$).
- Confondre la période propre $T_0$ avec la pseudo-période $T$ en présence de frottements.
- Erreur de signe lors de la projection des forces sur l'axe du mouvement.