1.

Présentation

oscillation, variation répétitive d’un phénomène physique autour d’une position moyenne, dite position d’équilibre. Par exemple, la vibration d’une corde, le mouvement d’un pendule ou un rayonnement électromagnétique constituent des oscillations.

2.

Amortissement

Tout phénomène oscillant est sujet à un amortissement. Ainsi, un pendule en oscillation libre finit par s’arrêter en raison des forces de frottement. Au cours de cet amortissement progressif, le nombre de ses oscillations par seconde demeure inchangé, tandis que leur amplitude diminue peu à peu jusqu’à l’arrêt définitif du pendule. En mécanique classique, l’amortissement d’un système correspond à la dissipation de son énergie par les forces de frottement. En électricité, les phénomènes oscillants sont amortis par la résistance électrique du circuit qui les produit.

3.

Représentation graphique

Les oscillations sont souvent représentées par des sinusoïdes, courbes qui permettent d’exprimer la variation du phénomène physique en fonction du temps (voir trigonométrie). On appelle cycle la durée séparant deux répétitions du phénomène physique, tandis que le nombre de cycles par seconde est nommé fréquence d’oscillation. Cette fréquence s’exprime en hertz, de symbole Hz.

4.

Fréquence propre et résonance

Tout corps pouvant osciller possède une fréquence propre, fréquence à laquelle le corps tend à osciller naturellement. La fréquence propre d’un pendule de 1 m de longueur est de 0,5 Hz, ce qui signifie que le pendule a un mouvement d’aller et retour toutes les 2 secondes. Si le pendule reçoit une légère poussée toutes les 2 secondes, l’amplitude du balancement s’accroît régulièrement jusqu’à prendre une valeur importante. Ainsi, lorsque l’on applique régulièrement une force de faible intensité à la fréquence propre d’un système oscillant, l’amplitude des oscillations croît de façon importante jusqu’à un maximum : c’est le phénomène de résonance. Voir résonance (mécanique) ; résonance (électricité).

En ingénierie, la plupart des problèmes rencontrés lors de vibrations sont dus au phénomène de résonance. Par exemple, si la fréquence propre de la structure d’une automobile est identique à celle du moteur à une certaine vitesse, la voiture peut alors vibrer ou même être secouée. De telles vibrations peuvent être évitées en montant le moteur sur un matériau qui amortit les vibrations, comme le caoutchouc, permettant ainsi d’isoler la structure du moteur. On peut également citer l’exemple célèbre du pont suspendu qu’emprunte une troupe de soldats marchant au même pas. Si la fréquence de ce pas cadencé correspond à la fréquence propre du pont, l’amplitude des oscillations de ce dernier peut croître de manière importante, mettant en péril son assise.

Voir aussi ondulatoire, mouvement ; oscillographe.