Oscillation et mouvement périodique en physique

L'oscillation fait référence au mouvement répété d'avant en arrière de quelque chose entre deux positions ou états. Une oscillation peut être un mouvement périodique qui se répète dans un cycle régulier, tel qu'un onde sinusoïdale- une vague avec un mouvement perpétuel comme dans le balancement latéral d'un pendule, ou le mouvement de haut en bas d'un ressort avec un poids. Un mouvement oscillant se produit autour d'un point d'équilibre ou d'une valeur moyenne. Il est également connu sous le nom de mouvement périodique.

Une seule oscillation est un mouvement complet, de haut en bas ou d'un côté à l'autre, sur une période de temps.

Un oscillateur est un appareil qui présente un mouvement autour d'un point d'équilibre. Dans une horloge à pendule, il y a un changement d'énergie potentielle à énergie cinétique à chaque balançoire. Au sommet de l'oscillation, l'énergie potentielle est au maximum, et cette énergie est convertie en énergie cinétique au fur et à mesure qu'elle tombe et est refoulée de l'autre côté. Maintenant encore au sommet, l'énergie cinétique est tombée à zéro et l'énergie potentielle est à nouveau élevée, alimentant le swing de retour. La fréquence du swing est traduite via des engrenages pour marquer le temps. Un pendule perdra de l'énergie au fil du temps en raison de la friction si l'horloge n'est pas corrigée par un ressort. Les garde-temps modernes utilisent les vibrations du quartz et des oscillateurs électroniques, plutôt que le mouvement des pendules.

Un mouvement oscillant dans un système mécanique oscille d'un côté à l'autre. Il peut être traduit en un mouvement rotatif (tournant autour d'un cercle) par une cheville et une fente. Le mouvement rotatif peut être changé en mouvement oscillant par la même méthode.

Un système oscillant est un objet qui se déplace d'avant en arrière, revenant à plusieurs reprises à son état initial après une période de temps. Au point d'équilibre, aucune force nette n'agit sur l'objet. C'est le point de l'oscillation du pendule lorsqu'il est en position verticale. Une force constante ou une force de restauration agit sur l'objet pour produire le mouvement oscillant.

• Amplitude est le déplacement maximal par rapport au point d'équilibre. Si un pendule oscille d'un centimètre du point d'équilibre avant de commencer son voyage de retour, l'amplitude de l'oscillation est d'un centimètre.
• Période est le temps qu'il faut pour un aller-retour complet de l'objet, revenant à sa position initiale. Si un pendule démarre à droite et prend une seconde pour se déplacer à gauche et une seconde pour revenir à droite, sa période est de deux secondes. La période est généralement mesurée en secondes.
• La fréquence est le nombre de cycles par unité de temps. La fréquence est égal à un divisé par la période. La fréquence est mesurée en Hertz, ou cycles par seconde.

Le mouvement d'un simple système oscillant harmonique - lorsque la force de rappel est directement proportionnelle à celle du déplacement et agit dans la direction opposée à celle du déplacement - peut être décrit en utilisant le sinus et le cosinus les fonctions. Un exemple est un poids attaché à un ressort. Lorsque le poids est au repos, il est en équilibre. Si le poids est abaissé, il y a une force de restauration nette sur la masse (énergie potentielle). Quand il est libéré, il prend de l'élan (énergie cinétique) et continue de se déplacer au-delà du point d'équilibre, gagnant de l'énergie potentielle (force de restauration) qui le poussera à osciller à nouveau.

• Fitzpatrick, Richard. «Oscillations and Waves: An Introduction», 2e éd. Boca Raton: CRC Press, 2019.
• Mittal, P.K. "Oscillations, ondes et acoustique." New Delhi, Inde: I.K. Maison d'édition internationale, 2010.