MP32 : Couplage des oscillateurs

Coupler des oscillateurs est une idée assez transversale en physique, et nous allons l’illustrer au travers de trois expériences. L’idée générale de ce montage et d’observer l’apparition de nouvelles fréquences propres différentes de celles des oscillateurs isolés. Commençons par expliquer le phénomène le plus simplement possible.

I Pendules couplés

Matériel :

• Oscillo
• Pendules avec ampli Equilibrer les deux pendules

1) Mesure J

On mesure période d’oscillations pour les deux pendules, on en déduit J. Avec les incertitudes, on considère même J

2) Mesure C

Pendule 2 fixe, on mesure T pendule 1 avec le fil tendu. Voir PDF pour les formules

3) Mesure des fréquences AS/S

Soit battements, soit TF. Bien calculer les fréquences à l’avance pour avoir la bonne échelle de temps sur l’socillo.

On peut exciter chacun des modes et avec une quick measure retrouver ces fréquences. Ici, on excite avec conditions initiales. On peut faire impultion, c’est le plus courant, voir II.

C’est assez général, on peut faire pareil avec oscillateurs élec.

II LC couplés

Matériel :

• Plaque mère verte
• Alim stabilisée +15/-15
• AO pour suiveur
• GBF
• Oscillo 4 voies
• Sonde oscillo
• 2L, 2C identiques, puis des capa variées
• Fils fins pour la plaque
• Plaque blanche pour le circuit
• Igor Bien mesurer les valeurs des composantes. On fait varier Γ et on trace f² en fonction de 1/Γ. Pour la sonde oscillo : il faut l’étalonner d’abord pour la masse si on veut l’utiliser

Une fois qu’on a mesuré les fréquences, on peut exciter le mode symétrique aux bornes de Γ.

A chaque fois, 2 fréquences propres. Si on met 4 oscillateurs…

III Chaîne masses ressorts

Matériel :

• Support masses ressorts
• Caméra VIDEOCOM
• vibreur
• Alim continue
• Logiciel VIDEOCOM
• Grosse masse
• potence
• Attention à l’étalonnage avec les bandes, il faut que les masses restent à l’image. On met grosse baffe, on fait TF, et fréquences propres. Au préalable : mesure de k raideur du ressort en le suspendant avec une masse très grosse (négliger poids du ressort, et grosse raideur…). Voir biblio pour la formle, on peut y remonter.

Pour les calculs, les détails, les schémas, CR : Lien du PDF