Transcript Cours 1
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Phys 3 : Vibrations et Ondes
Mécaniques
Leçon 1 : Présentation du cours
Professeur Taha Houssine ZERGUINI, Faculté de Physique, USTHB
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Informations Générales
• Ce cours s’adresse aux étudiants de : deuxième
année licence, SM et ST
• Deux Séances de cours et un TD de 1h30 par
semaine (coefficient de 3, 5 crédits), pour 12
semaines.
• Total de 24 enregistrements vidéos correspondant
chacun à une séance de cours.
• Les intitulés de ces 24 leçons et des 12 séances de
TD sont dans les notes de cours.
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Objectifs du cours
•Donner des notions basées sur le calcul sur les
vibrations et les ondes mécaniques.
•Etudier les phénomènes vibratoires à un degré de
liberté et les oscillateurs harmoniques couplés.
•Etudier les ondes qui se propagent sur les cordes et
étudier les ondes sonores.
•Les ondes électromagnétiques qui jouent un rôle de
premier plan dans la plupart de technologies de
télécommunication ne font pas partie de ce cours.
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Connaissances requises (1)
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Connaissances requises (2)
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Connaissances requises (3)
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Connaissances requises (4)
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Connaissances requises (5)
• En maths 2 :
– Equation différentielle des vibrations : m x x kx F ( t )
– Equation d’onde :
u
2
x
2
1 u
2
v
2
t
2
0
• En phys 1 : Mouvement harmonique d’un pendule ou
d’un ensemble masse ressort : x x 0 cos t
• En phys 2 : la notion complexe dans le chapitre sur les
courants alternatifs : x Ae i A cos iA sin
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Le Programme
Chap.1 : Notions élémentaires sur les vibrations
(4 séances)
Chap.2 : Systèmes linéaires à un degré de liberté
(4 séances)
Chap.3 : Oscillateurs harmoniques couplés (4 séances)
Chap.4 : Généralités sur les ondes et vibrations
transversales d’une corde (6 séances)
Chap.5 : Ondes sonores dans les fluides (6 séances)
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Généralités sur les vibrations
• Définition : tout mouvement qui se répète après un intervalle de
temps est appelé vibration ou oscillation.
• Exemples :
– Mouvements oscillatoires des activités humaines
– Mouvements vibratoires autour de nous
– Le vent
– Mouvements des électrons, des planètes
– Le son, l’être humain entend des fréquences allant de 20 Hz à 20
kHz
– Les vibrations dans l’industrie.
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Généralités sur les vibrations
• Définition : tout mouvement qui se répète après un intervalle de
temps est appelé vibration ou oscillation.
• Exemples :
– Mouvements oscillatoires des activités humaines
– Mouvements vibratoires autour de nous
– Le vent
– Mouvements des électrons, des planètes
– Le son, l’être humain entend des fréquences allant de 20 Hz à 20
kHz
– Les vibrations dans l’industrie.
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Généralités sur les vibrations
• Définition : tout mouvement qui se répète après un intervalle de
temps est appelé vibration ou oscillation.
• Exemples :
– Mouvements oscillatoires des activités humaines
– Mouvements vibratoires autour de nous
– Le vent
– Mouvements des électrons, des planètes
– Le son, l’être humain entend des fréquences allant de 20 Hz à 20
kHz
– Les vibrations dans l’industrie.
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Généralités sur les vibrations
• Définition : tout mouvement qui se répète après un intervalle de
temps est appelé vibration ou oscillation.
• Exemples :
– Mouvements oscillatoires des activités humaines
– Mouvements vibratoires autour de nous
– Le vent
– Mouvements des électrons, des planètes
– Le son, l’être humain entend des fréquences allant de 20 Hz à 20
kHz
– Les vibrations dans l’industrie.
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Exemple du pendule simple
s 0 0
s s 0 cos t
v s 0 sin t
a s 0 cos t
2
Ftan g mg sin
E p max mg 1 cos
E
1
2
m 0s 0
2
2
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Exemple du pendule simple
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Animation montrant le Ressort
« loi de Hooke »
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Autres définitions sur les vibrations
• Degrés de liberté : c’est le nombre minimum de coordonnées indépendantes
nécessaires pour décrire un système
• Oscillations libres : le système est livrée à lui-même.
• Oscillations amorties : le système est ralenti par ses frottements
• Oscillations forcées : le système est soumis à une force extérieur
• Résonance : la fréquence de la force extérieure coïncide avec les fréquences
naturelles du système.
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Degrés de liberté
Système à un degrés de liberté
Système à deux degrés de liberté
Slide 19
Degrés de liberté (suite)
Système à trois et plusieurs degrés de liberté
Slide 20
Le laboratoire masses-ressorts
Slide 21
Laboratoire de pendules
Slide 22
Animation : le résonateur
Slide 23
Résonance de vibration de torsion,
le pont « Narrows » de Tacoma
Slide 24
Résonance au sol d’un hélicoptère
Slide 25
Résonance produite par le son :
Ella Fidgerald
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Résonance produite par le son :
Ella Fidgerald
Phys 3 : Vibrations et Ondes
Mécaniques
Leçon 1 : Présentation du cours
Professeur Taha Houssine ZERGUINI, Faculté de Physique, USTHB
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Informations Générales
• Ce cours s’adresse aux étudiants de : deuxième
année licence, SM et ST
• Deux Séances de cours et un TD de 1h30 par
semaine (coefficient de 3, 5 crédits), pour 12
semaines.
• Total de 24 enregistrements vidéos correspondant
chacun à une séance de cours.
• Les intitulés de ces 24 leçons et des 12 séances de
TD sont dans les notes de cours.
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Objectifs du cours
•Donner des notions basées sur le calcul sur les
vibrations et les ondes mécaniques.
•Etudier les phénomènes vibratoires à un degré de
liberté et les oscillateurs harmoniques couplés.
•Etudier les ondes qui se propagent sur les cordes et
étudier les ondes sonores.
•Les ondes électromagnétiques qui jouent un rôle de
premier plan dans la plupart de technologies de
télécommunication ne font pas partie de ce cours.
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Connaissances requises (1)
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Connaissances requises (2)
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Connaissances requises (3)
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Connaissances requises (4)
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Connaissances requises (5)
• En maths 2 :
– Equation différentielle des vibrations : m x x kx F ( t )
– Equation d’onde :
u
2
x
2
1 u
2
v
2
t
2
0
• En phys 1 : Mouvement harmonique d’un pendule ou
d’un ensemble masse ressort : x x 0 cos t
• En phys 2 : la notion complexe dans le chapitre sur les
courants alternatifs : x Ae i A cos iA sin
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Le Programme
Chap.1 : Notions élémentaires sur les vibrations
(4 séances)
Chap.2 : Systèmes linéaires à un degré de liberté
(4 séances)
Chap.3 : Oscillateurs harmoniques couplés (4 séances)
Chap.4 : Généralités sur les ondes et vibrations
transversales d’une corde (6 séances)
Chap.5 : Ondes sonores dans les fluides (6 séances)
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Généralités sur les vibrations
• Définition : tout mouvement qui se répète après un intervalle de
temps est appelé vibration ou oscillation.
• Exemples :
– Mouvements oscillatoires des activités humaines
– Mouvements vibratoires autour de nous
– Le vent
– Mouvements des électrons, des planètes
– Le son, l’être humain entend des fréquences allant de 20 Hz à 20
kHz
– Les vibrations dans l’industrie.
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Généralités sur les vibrations
• Définition : tout mouvement qui se répète après un intervalle de
temps est appelé vibration ou oscillation.
• Exemples :
– Mouvements oscillatoires des activités humaines
– Mouvements vibratoires autour de nous
– Le vent
– Mouvements des électrons, des planètes
– Le son, l’être humain entend des fréquences allant de 20 Hz à 20
kHz
– Les vibrations dans l’industrie.
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Généralités sur les vibrations
• Définition : tout mouvement qui se répète après un intervalle de
temps est appelé vibration ou oscillation.
• Exemples :
– Mouvements oscillatoires des activités humaines
– Mouvements vibratoires autour de nous
– Le vent
– Mouvements des électrons, des planètes
– Le son, l’être humain entend des fréquences allant de 20 Hz à 20
kHz
– Les vibrations dans l’industrie.
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Généralités sur les vibrations
• Définition : tout mouvement qui se répète après un intervalle de
temps est appelé vibration ou oscillation.
• Exemples :
– Mouvements oscillatoires des activités humaines
– Mouvements vibratoires autour de nous
– Le vent
– Mouvements des électrons, des planètes
– Le son, l’être humain entend des fréquences allant de 20 Hz à 20
kHz
– Les vibrations dans l’industrie.
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Exemple du pendule simple
s 0 0
s s 0 cos t
v s 0 sin t
a s 0 cos t
2
Ftan g mg sin
E p max mg 1 cos
E
1
2
m 0s 0
2
2
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Exemple du pendule simple
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Animation montrant le Ressort
« loi de Hooke »
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Autres définitions sur les vibrations
• Degrés de liberté : c’est le nombre minimum de coordonnées indépendantes
nécessaires pour décrire un système
• Oscillations libres : le système est livrée à lui-même.
• Oscillations amorties : le système est ralenti par ses frottements
• Oscillations forcées : le système est soumis à une force extérieur
• Résonance : la fréquence de la force extérieure coïncide avec les fréquences
naturelles du système.
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Degrés de liberté
Système à un degrés de liberté
Système à deux degrés de liberté
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Degrés de liberté (suite)
Système à trois et plusieurs degrés de liberté
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Le laboratoire masses-ressorts
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Laboratoire de pendules
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Animation : le résonateur
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Résonance de vibration de torsion,
le pont « Narrows » de Tacoma
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Résonance au sol d’un hélicoptère
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Résonance produite par le son :
Ella Fidgerald
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Résonance produite par le son :
Ella Fidgerald