programme de sciences physiques bac professionel : mécanique M7 : vibrations

MECANIQUE
Unité spécifique M7
VIBRATIONS
Durée indicative : 5 heures

CONTENUS

Production d’un mouvement vibratoire

Oscillations mécaniques.
Propriétés des oscillations : Période, Fréquence, Amplitude.

Oscillations libres; oscillations forcées

Phénomène d'amortissement.
Phénomène de résonance.

EXIGENCES

Savoir-faire théoriques

A partir de l' enregistrement d'un phénomène vibratoire, déterminer la période, l'amplitude de la vibration.
Calculer la fréquence et la période propres d'un système oscillant. Formule à connaître : T =1/f
Exploiter une courbe d'amortissement, une courbe de résonance.
Comparer la fréquence propre du résonateur à la fréquence propre de l'excitateur, afin de prévoir le phénomène de résonance.

Savoir-faire expérimentaux

Réaliser un dispositif expérimental produisant un phénomène vibratoire et mesurer la période et l'amplitude.
Utiliser l'oscilloscope afin de visualiser un phénomène vibratoire.

EXEMPLES D’ACTIVITES SUPPORT

Expériences avec les oscillateurs : utilisation d'un ressort et d'une masse fixée sur l'une de ses extrémités, d'un pendule pesant, d'un diapason, d'une lame de scie à métaux fixée dans un étau.

Réalisation de l'enregistrement graphique d'un phénomène vibratoire.

Utilisation d'un stroboscope.

Mise en oeuvre d'un dispositif expérimental montrant les phénomènes d'amortissement, de résonance et recherche des moyens d'en diminuer l'acuité

ressort, pendule pesant;

pendules pesants couplés (ou autre système excitateur - résonateur);

diapason et caisse de résonance.

Illustration des phénomènes d'amortissement et de résonance pour l'automobile .

rôle des amortisseurs ;

équilibrage des roues.

COMMENTAIRES

L'analogie entre les phénomènes vibratoires en mécanique et en électricité peut être établie.

On montre que certains oscillateurs produisent des sons.

On peut mesurer la fréquence de vibration d'une corde vibrante avec une barrière infrarouge et un système informatisé.

On profite de l'utilisation et de l'application du stroboscope pour montrer le danger de l'effet stroboscopique produit lors de l'éclairage des machines tournantes.

Les phénomènes d'amortissement et de résonance sont abordés expérimentalement; aucun développement mathématique n'est exigé.