Utilisateur:


Oscillateur forcé

Image

Un oscilador forzado puede ser representado por un resorte dont la masse est immergée dans un liquide visqueux et dont le point où le ressort est fixé oscille. Cet effet peut être obtenu en fixant le point à un disque qui tourne :

ID:(14098, 0)



Changement de phase

Image

Le déphasage est un décalage temporel d'une oscillation, ce qui signifie qu'elle commence soit en avance, soit en retard par rapport à son temps habituel, tout en conservant la même forme :

ID:(14102, 0)



Oscillateurs forcés et leur équation

Modèle

Variables

Symbole
Texte
Variable
Valeur
Unités
Calculer
Valor MKS
Unités MKS
$x$
x
Allongement du ressort
m
$A$
A
Amplitude d\'oscillation forcée
m
$b$
b
Constante de force visqueuse
kg/s
$k$
k
Constante de Hooke
N/m
$F$
F
Forcer
N
$F_0$
F_0
Forcer l\'amplitude de la force
N
$omega$
omega
Fréquence angulaire de forçage
rad/s
$\omega$
omega
Fréquence angulaire du ressort
rad/s
$m_i$
m_i
Masse d'inertie
kg
$z$
z
Nombre complexe décrivant l\'oscillation forcée
m
$phi$
phi
Phase oscillante
rad
$t$
t
Temps
s

Calculs


D'abord, sélectionnez l'équation:   à ,  puis, sélectionnez la variable:   à 

Symbole
Équation
Résolu
Traduit

Calculs

Symbole
Équation
Résolu
Traduit

 Variable   Donnée   Calculer   Cible :   Équation   À utiliser



Équations

Pour simplifier la solution de l' quation diff rentielle

$ m_i \displaystyle\frac{d^2 x }{d t ^2} + b \displaystyle\frac{d x }{d t } + k x = F_0 e^{ i \omega t }$



nous utilisons la solution

$ z = A e^{ i ( \omega t + \phi )}$



et nous la d rivons par rapport au temps pour obtenir la vitesse

$v = \displaystyle\frac{dz}{dt} = x_0 \displaystyle\frac{d}{dt}e^{i(\omega t + \phi)}=x_0 i \omega e^{i(\omega t + \phi)} = i\omega z$



et donc la deuxi me d riv e qui est gale la premi re d riv e de la vitesse

$a = \displaystyle\frac{dv}{dt} = x_0 i \omega e^{i\omega t} \displaystyle\frac{d}{dt}e^{i(\omega t + \phi)} = - \omega^2 x_0 e^{i(\omega t + \phi)}= - \omega^2 z$



ce qui, avec

$ \omega_0 ^2=\displaystyle\frac{ k }{ m_i }$



nous am ne l' quation

$(- m_i \omega ^2 + i b \omega + m_i \omega_0 ^2 ) A e^{i \phi } = F_0 $

(ID 14103)


Exemples

Un oscilador forzado puede ser representado por un resorte dont la masse est immerg e dans un liquide visqueux et dont le point o le ressort est fix oscille. Cet effet peut tre obtenu en fixant le point un disque qui tourne :

(ID 14098)

Le d phasage est un d calage temporel d'une oscillation, ce qui signifie qu'elle commence soit en avance, soit en retard par rapport son temps habituel, tout en conservant la m me forme :

(ID 14102)


ID:(52, 0)