La physique

Résonance


C'est le phénomène qui se produit lorsqu'un système physique reçoit de l'énergie par des excitations de fréquence égales à l'une de ses fréquences de vibration naturelles. Ainsi, le système physique commence à vibrer avec des amplitudes croissantes.

Chaque système physique vibrant a une ou plusieurs fréquences naturelles, c'est-à-dire qui sont caractéristiques du système, plus précisément la façon dont il est construit. Par exemple, un pendule étant déséquilibré, des cordes sur une guitare ou un pont piétonnier sur une route très fréquentée.

Tous ces systèmes ont leur fréquence propre caractéristique. Lorsque des excitations périodiques se produisent sur le système, comme lorsque le vent souffle constamment sur un pont pendant une tempête, un phénomène de chevauchement des vagues se produit qui modifie l'énergie du système, modifiant son amplitude.

Comme nous l'avons étudié précédemment, si la fréquence d'oscillation naturelle du système et les excitations constantes à ce sujet sont à la même fréquence, l'énergie du système sera augmentée, ce qui le fera vibrer avec des amplitudes croissantes.

Un cas très célèbre de ce phénomène a été la rupture du pont de Tacoma Narrows aux États-Unis le 7 novembre 1940. À un moment donné, le vent a commencé à souffler aussi souvent que l'oscillation naturelle du pont, ce qui a provoqué sa montée. l'amplitude de ses vibrations jusqu'à ce que sa structure ne puisse plus supporter, provoquant sa rupture.

Le cas du pont de Tacoma Narrows peut être considéré comme un échec humain, car le vent qui a soufflé le 7 novembre 1940 avait une fréquence caractéristique de la région où le pont a été construit, de sorte que les ingénieurs responsables de sa construction n'ont pas analysé les caractéristiques. de la région. Pour cette raison, une analyse approfondie de toutes les caractéristiques possibles pouvant nécessiter un changement dans la construction d'un bâtiment est actuellement en cours.

Imaginez qu'il s'agit d'un pont suspendu, et sa fréquence d'oscillation naturelle est donnée par:

Lorsqu'il est périodiquement excité par un vent de fréquence:

L'amplitude d'oscillation du pont sera donnée par la superposition des deux ondes:

Si le pont n'a pas de résistance qui prend en charge l'amplitude des mouvements, il sera endommagé et peut même être détruit comme le pont Tacoma Narrows.