Cet article explique ce que sont les mouvements périodiques en physique et quelles sont leurs caractéristiques. Des exemples de mouvements périodiques sont également présentés et, en plus, vous pourrez voir quels sont les différents types de mouvements périodiques.
Qu'est-ce qu'un mouvement périodique ?
En physique, un mouvement périodique est un mouvement qui se répète périodiquement dans le temps, c'est-à-dire qu'un mouvement périodique est ce mouvement qui se répète à chaque intervalle de temps fixe.
La période est le temps nécessaire pour répéter le mouvement périodique. Par conséquent, un corps qui décrit un mouvement périodique reviendra à la même position après un certain temps.
Par exemple, le mouvement d’un pendule est un mouvement périodique. La masse suspendue au pendule oscille d’un côté à l’autre et passe périodiquement par la même position, c’est donc un mouvement périodique.
En physique, le frottement est souvent négligé lors de l’étude du mouvement périodique, de sorte que la particule effectuant le mouvement périodique est supposée osciller indéfiniment.
Exemples de mouvements périodiques
Maintenant que nous connaissons la définition d'un mouvement périodique, nous allons voir plusieurs exemples de mouvements périodiques pour finir de comprendre le concept.
Exemples de mouvements périodiques :
- Le mouvement d'un pendule.
- Le mouvement oscillatoire d'une masse suspendue à un ressort.
- Mouvement de rotation effectué par les pales d'un ventilateur.
- Le mouvement répétitif d'un battement de coeur.
- Le mouvement de va-et-vient d’une balançoire.
Caractéristiques d'un mouvement périodique
Les mouvements périodiques sont définis par les éléments suivants :
- Oscillation (ou cycle) : est le mouvement que le corps effectue depuis une position jusqu'à ce qu'il repasse par cette même position.
- Période (T) : est le temps nécessaire au corps pour effectuer une oscillation complète.
- Fréquence (f) : est le nombre d'oscillations ou de vibrations que le corps effectue par unité de temps.
- Fréquence angulaire ou pulsation (ω) : c'est la vitesse à laquelle le corps effectue les oscillations.
- Phase (φ) : est l'angle qui représente l'état d'oscillation du corps à un instant donné.
- Phase initiale (φ 0 ) : est l'angle qui représente l'état d'oscillation initial du corps.
- Allongement (x) : est la position du corps que fait l'oscillateur à un certain instant.
- Position d'équilibre : C'est la position dans laquelle se trouverait le corps si aucune force n'agissait sur lui.
- Amplitude (A) : est l'allongement maximum du mouvement oscillatoire. C'est donc la différence entre l'allongement maximum et la position d'équilibre.
Types de mouvements périodiques
En physique, les trois types de mouvements périodiques suivants sont essentiellement étudiés :
- Mouvement vibratoire harmonique simple .
- Mouvement pendulaire .
- Mouvement circulaire uniforme .
Mouvement vibratoire harmonique simple
Le mouvement vibratoire harmonique simple (MVAS) est un mouvement périodique dans lequel un corps en mouvement effectue un trajet oscillatoire. C'est-à-dire que dans un simple mouvement harmonique le corps oscille d'un côté à l'autre de sa position d'équilibre de manière répétitive.
Ainsi, le corps qui décrit un mouvement harmonique simple s'éloigne et se rapproche de manière répétitive de sa position centrale, qui est sa position d'équilibre.
Par exemple, un objet suspendu à un ressort fixé au plafond est dans un simple mouvement vibratoire harmonique (négligez le frottement de l'air) lorsqu'il descend en raison de la gravité puis remonte en raison de la force élastique du ressort, ce qui produit un mouvement oscillant. autour de sa position d’équilibre.
mouvement pendulaire
Le mouvement pendulaire est le mouvement effectué par la masse suspendue à un pendule. C'est-à-dire que le mouvement pendulaire est un mouvement qui décrit un corps suspendu à une base fixe qui oscille d'un côté à l'autre.
Par exemple, le mouvement réalisé par une horloge à pendule est un mouvement pendulaire. De même, le mouvement effectué par un enfant qui se balance et le mouvement d'un métronome sont également des exemples de mouvements pendulaires.
Mouvement circulaire uniforme
En physique, le mouvement circulaire uniforme (UCM) est le mouvement décrit par un corps qui tourne autour d'un axe avec une vitesse angulaire et un rayon constants. Par conséquent, un corps qui effectue un mouvement circulaire uniforme a une trajectoire circulaire.
Par exemple, une voiture d'une grande roue effectue un mouvement circulaire uniforme, car elle tourne avec une vitesse angulaire constante et le rayon de la voiture jusqu'au centre de la roue est également constant pendant tout le mouvement de rotation.
Mouvement périodique et mouvement oscillatoire
Pour finir, nous verrons quelle est la différence entre le mouvement périodique et le mouvement oscillatoire, puisque ce sont deux types de mouvements similaires mais leur signification est légèrement différente.
Un mouvement oscillatoire est un mouvement décrit par une particule qui oscille autour d'une position d'équilibre. Autrement dit, lorsqu’une particule se déplace périodiquement d’un côté à l’autre, elle effectue un mouvement oscillatoire.
La différence entre un mouvement périodique et un mouvement oscillatoire est qu'un mouvement périodique implique seulement que le corps répète périodiquement sa position, par contre, dans un mouvement oscillatoire, le corps répète périodiquement sa position et, en plus, il se déplace autour d'une position d'équilibre.
Par conséquent, un mouvement oscillatoire est toujours un mouvement périodique, mais un mouvement périodique n’est pas nécessairement un mouvement oscillatoire. Par exemple, un mouvement circulaire uniforme est un mouvement périodique mais non oscillatoire, car la position de la particule est répétée à chaque intervalle de temps fixe, mais aucune oscillation autour d'une position d'équilibre ne se produit.