📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Un système oscillant est régi par une équation différentielle du second ordre.
- Forme générale : $\frac{d^2x}{dt^2} + \omega_0^2 x = 0$ (cas non amorti).
- Solution : $x(t) = X_m \cos(\omega_0 t + \varphi)$.
- Pulsation propre : $\omega_0 = \frac{2\pi}{T_0}$.
- Énergie : $E_m = E_c + E_p = \text{constante}$ (en l'absence de frottements).
Méthodes à maîtriser
- Établir l'équation différentielle : Utiliser le PFD (mécanique) ou la loi d'additivité des tensions (circuit RLC).
- Déterminer les constantes : Utiliser les conditions initiales ($t=0$) pour trouver $X_m$ et $\varphi$.
- Exploiter les graphes : Mesurer $T_0$ entre deux maximums consécutifs.
Exemples corrigés
Exemple : Circuit LC idéal. $L \frac{d^2q}{dt^2} + \frac{1}{C} q = 0$. La solution est $q(t) = Q_m \cos(\frac{1}{\sqrt{LC}} t + \varphi)$. Si $q(0) = Q_m$, alors $\cos(\varphi) = 1 \Rightarrow \varphi = 0$.
Erreurs fréquentes
- Oublier le signe (-) dans la dérivée seconde.
- Confondre période propre ($T_0$) et pseudo-période ($T$).
- Oublier de convertir les unités (ex: $mH$ en $H$, $cm$ en $m$).