Cet article explique ce qu'est un mouvement oscillatoire en physique. Ainsi, vous trouverez des exemples de mouvements oscillatoires, quelles sont les caractéristiques des mouvements oscillatoires et, en complément, quelles sont les formules du mouvement oscillatoire.
Qu'est-ce que le mouvement oscillatoire ?
Le mouvement oscillatoire est un mouvement qui décrit une particule qui oscille autour d'une position d'équilibre. C’est-à-dire que lorsqu’une particule se déplace périodiquement d’un côté à l’autre, elle effectue un mouvement oscillatoire.
Par exemple, le mouvement d’un pendule est un mouvement oscillatoire. La masse suspendue du pendule oscille entre deux positions de manière répétitive, c'est donc un mouvement oscillatoire.
En physique, dans les mouvements oscillatoires, le frottement est généralement négligé, ainsi le corps qui effectue le mouvement oscillatoire met toujours le même temps pour passer deux fois par la même position.
Exemples de mouvements oscillatoires
Maintenant que nous connaissons la définition d’un mouvement oscillatoire, nous allons voir plusieurs exemples de ce type de mouvement pour mieux en comprendre la signification.
Exemples de mouvements oscillatoires :
- Le mouvement oscillatoire d'une masse suspendue à un ressort.
- Le mouvement oscillatoire d'un pendule.
- Le mouvement effectué par les cordes d'une guitare.
- Le mouvement d'une charge électrique stockée dans un condensateur.
- Le mouvement oscillatoire des ondes électromagnétiques.
Il est à noter que pour que tous ces mouvements oscillent indéfiniment dans le temps, il faut qu’il n’y ait aucun frottement d’aucune sorte. En réalité, ces mouvements finissent par s'arrêter à cause du frottement avec l'air ou avec un matériau, cependant, en physique dans ces cas on néglige le frottement et c'est pourquoi on considère qu'ils oscillent indéfiniment.
Caractéristiques d'un mouvement oscillatoire
Les mouvements oscillatoires ont les caractéristiques suivantes :
- Allongement (x) : est la position du corps qui effectue le mouvement oscillatoire à un certain instant. Il représente la séparation du corps de sa position d'équilibre.
- Amplitude (A) : est l'allongement maximum du mouvement oscillatoire. C’est donc la différence entre la position maximale et la position d’équilibre.
- 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.
Dans l'image suivante, vous pouvez voir la représentation graphique de l'allongement d'un mouvement oscillatoire en fonction du temps.
Équation du mouvement oscillatoire
L'allongement d'une particule qui décrit un mouvement oscillatoire est défini comme l'amplitude du mouvement multipliée par le cosinus de la fréquence angulaire multiplié par le temps plus la phase initiale du mouvement. La formule de l’équation de l’allongement d’un mouvement oscillatoire est donc la suivante :
Où:
-
est l'allongement du corps qui effectue le mouvement oscillatoire. -
est l'amplitude du mouvement oscillatoire. -
est la fréquence angulaire ou de pulsation. -
est l'instant auquel l'allongement est calculé. -
est la phase initiale du mouvement oscillatoire.
Gardez à l’esprit que dans le cas du mouvement harmonique simple, qui est le type de mouvement oscillatoire le plus étudié, il existe davantage de formules qui nous permettent de calculer tous ses paramètres. Vous pouvez voir quelles sont toutes les formules du mouvement harmonique simple en cliquant ici :