📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
- Pendule élastique horizontal : Équation différentielle : $\ddot{x} + \frac{k}{m}x = 0$. Période propre : $T_0 = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}$.
- Pendule simple : Pour les faibles angles ($\sin \theta \approx \theta$), l'équation est $\ddot{\theta} + \frac{g}{l}\theta = 0$. Période propre : $T_0 = 2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}$.
- Pendule pesant : Équation différentielle : $\ddot{\theta} + \frac{mgd}{J_\Delta}\theta = 0$. Période propre : $T_0 = 2\pi\sqrt{\frac{J_\Delta}{mgd}}$.
Méthodes à maîtriser
- Établir l'équation différentielle par la deuxième loi de Newton ou par la conservation de l'énergie mécanique.
- Identifier les paramètres $m, k, l, J_\Delta$ dans les expressions de $T_0$.
- Déterminer la solution de l'équation différentielle : $x(t) = X_m \cos(\frac{2\pi}{T_0}t + \varphi)$.
Exemples corrigés
- Exemple 1 : Ressort de masse $m=0.2$ kg, raideur $k=20$ N/m. $T_0 = 2\pi\sqrt{0.2/20} = 0.2\pi \approx 0.63$ s.
- Exemple 2 : Pendule simple de longueur $l=1$ m. $T_0 = 2\pi\sqrt{1/9.8} \approx 2.0$ s.
Erreurs fréquentes
- Oublier de convertir les unités (ex: $g$ en cm au lieu de m).
- Confondre la période propre $T_0$ avec la pseudo-période $T$ en présence de frottements.
- Utiliser la formule du pendule simple pour un pendule pesant.