L'oscillation est un type demouvement périodique. Un mouvement est dit périodique s'il se répète après des intervalles de temps réguliers, comme le mouvement d'une aiguille de machine à coudre, mouvement des dents d'un diapason et corps suspendu à un ressort. Si une particule se déplace d'avant en arrière le long du même chemin, son mouvement est dit oscillatoire ou vibratoire, et lela fréquencede ce mouvement est l'une de ses caractéristiques physiques les plus importantes.
Le déplacement d'une particule effectuant un mouvement périodique peut être exprimé en termes de fonctions sinus et cosinus. Comme ces fonctions sont appelées fonctions harmoniques, le mouvement périodique est également appelé mouvement harmonique.
Qu'est-ce que le mouvement harmonique simple ?
Parmi tous les types d'oscillations, lamouvement harmonique simple(SHM) est le type le plus important. Dans SHM, une force d'amplitude et de direction variables agit sur la particule. Il est important de noter que le SHM a des applications importantes non seulement en mécanique, mais aussi en optique, en son et en physique atomique.
On dit qu'un corps effectue un mouvement harmonique simple linéaire si
- Il va et vient périodiquement le long d'une ligne droite.
- Son accélération est toujours dirigée vers sa position moyenne.
- L'amplitude de son accélération est proportionnelle à l'amplitude de son déplacement par rapport à la position moyenne.
L'équation:
F=-Kx
est utilisé pour définir un mouvement harmonique simple linéaire (SHM), dans lequelFest l'amplitude de la force de rappel ;Xest le petit déplacement par rapport à la position moyenne; etKest la constante de force. Le signe négatif indique que la direction de la force est opposée à la direction du déplacement.
Quelques exemples de mouvement harmonique simple sont le mouvement d'un pendule simple pour de petites oscillations et un aimant vibrant dans une induction magnétique uniforme.
Qu'est-ce que l'amplitude d'oscillation ?
Considérons une particule effectuant une oscillation le long du chemin QOR avec O comme position moyenne et Q et R comme ses positions extrêmes de part et d'autre de O. Supposons qu'à un instant donné de l'oscillation, la particule soit en P. La distance parcourue par la particule à partir de sa position moyenne est appelée son déplacement (X) c'est-à-dire OP =X.
Le déplacement est toujours mesuré à partir de la position moyenne, quel que soit le point de départ. Par exemple, même si la particule se déplace de R à P, le déplacement resteX.
leamplitude (UNE) de l'oscillationest défini comme le déplacement maximum (Xmax) de la particule de part et d'autre de sa position moyenne, c'est-à-direUNE= QO = OU.UNEest toujours considéré comme positif, et donc l'amplitude de la formule d'oscillation est juste l'amplitude du déplacement par rapport à la position moyenne. La distance QR = 2UNEest appelée la longueur du trajet ou l'étendue de l'oscillation ou le trajet total de la particule oscillante.
Formule de la fréquence d'oscillation
La période (T) de l'oscillation est défini comme le temps mis par la particule pour accomplir une oscillation. Après le tempsT, la particule passe par la même position dans la même direction.
La fréquence de définition des oscillations est simplement le nombre d'oscillations effectuées par la particule en une seconde.
DansTsecondes, la particule effectue une oscillation.
Par conséquent, le nombre d'oscillations en une seconde, c'est-à-dire sa fréquenceF, est:
f=\frac{1}{T}
La fréquence d'oscillation est mesurée en cycles par seconde ou Hertz.
Type d'oscillation Fréquence
L'oreille humaine est sensible aux fréquences comprises entre 20 Hz et 20 000 Hz, et les fréquences de cette gamme sont appelées fréquences sonores ou audibles. Les fréquences situées au-dessus de la plage de l'audition humaine sont appelées fréquences ultrasonores, tandis que les fréquences situées en dessous de la plage audible sont appelées fréquences infrasonores. Un autre terme très familier dans ce contexte est « supersonique ». Si un corps se déplace plus vite que la vitesse du son, on dit qu'il se déplace à des vitesses supersoniques.
Les fréquences des ondes radio (une onde électromagnétique oscillante) sont exprimées en kilohertz ou mégahertz, tandis que la lumière visible a des fréquences de l'ordre de centaines de terrahertz.
