Bilan énergétique, amortissement et résonance

Difficile
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Énoncé

Un pendule élastique horizontal est constitué d'une masse et d'un ressort de raideur . On l'écarte de et on le lâche sans vitesse initiale. On néglige d'abord les frottements, puis on les prend en compte. On prendra et . 1) Calculer la période propre de l'oscillateur. 2) Calculer l'énergie mécanique du système. 3) En déduire la vitesse maximale de la masse. 4) Déterminer l'élongation pour laquelle l'énergie cinétique est égale à l'énergie potentielle élastique. 5) On soumet maintenant l'oscillateur amorti à un excitateur de fréquence réglable. Décrire ce que l'on observe et préciser le rôle de l'amortissement.

إرشادات

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1 الإرشاد 1
Les quatre premières questions se traitent par conservation de l'énergie mécanique, calculée une fois pour toutes à l'amplitude où la vitesse est nulle. Pour la question 4, chaque forme d'énergie vaut alors la moitié du total.
2 الإرشاد 2
La question 5 est qualitative : décris l'amplitude des oscillations forcées en fonction de la fréquence de l'excitateur, et dis ce qu'un amortissement plus fort fait au sommet de cette courbe.

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Les quatre premières questions se traitent par conservation de l'énergie mécanique, calculée une fois pour toutes à l'amplitude où la vitesse est nulle. Pour la question 4, chaque forme d'énergie vaut alors la moitié du total.

La question 5 est qualitative : décris l'amplitude des oscillations forcées en fonction de la fréquence de l'excitateur, et dis ce qu'un amortissement plus fort fait au sommet de cette courbe.

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