Mouvement harmonique simple : masse-ressort
Une masse au bout d'un ressort est le modèle de référence de toute oscillation en physique. Cette simulation montre la masse rebondir en traçant le déplacement en fonction du temps et en suivant le passage de l'énergie de la forme cinétique à la forme potentielle.
Comment utiliser cette simulation
- Changez la masse et la constante de raideur
- Fixez le déplacement initial
- Ajoutez de l'amortissement pour voir l'oscillation s'éteindre
Ce qu’il faut observer
- La période n'est pas affectée par l'amplitude de l'écart initial
- La vitesse est maximale au point d'équilibre et nulle aux extrémités
- Un ressort plus raide ou une masse plus légère raccourcissent tous deux la période
La physique derrière
Le ressort exerce une force de rappel F = −kx proportionnelle au déplacement et dirigée vers la position d'équilibre, ce qui est la condition qui définit le mouvement harmonique simple. La période vaut T = 2π√(m/k) et, fait remarquable, ne dépend pas de l'amplitude. L'énergie s'échange entre l'énergie potentielle élastique ½kx² et l'énergie cinétique ½mv², le total restant constant.