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Concept
Oscillation de relaxation
Résumé
Les oscillations de relaxation sont des oscillations non linéaires, obtenues par augmentation continue d'une contrainte, puis relâchement subit de celle-ci. Lorsque la contrainte devient trop forte, la partie résistante cède brusquement, une partie de l'énergie est évacuée, la contrainte croît à nouveau et le cycle recommence. On peut illustrer cela par un filet d'eau qui remplit un récipient articulé autour d'un axe horizontal. Lorsque le récipient est plein, il devient instable et se vide d'un coup puis revient en place.
Un exemple classique en est l'expérience du vase de Tantale, où la contrainte est le niveau d'eau, qui augmente continûment grâce à l'arrivée d'eau, puis baisse brutalement lorsque le siphon se déclenche.
Parmi les applications on trouve au premier plan le tube fluorescent.
En mécanique, les crissements et grincements sont des oscillations de relaxation.
En électronique, on peut provoquer des oscillations de relaxation entretenues en chargeant lentement un condensateur. Lorsque la tension à ses bornes atteint une valeur prédéterminée un dispositif provoque sa décharge rapide. Le premier émetteur de Hertz fonctionnait selon ce principe. On peut aussi avoir des oscillations de relaxation non contrôlées dans le cas de claquages.
Le premier circuit oscillant à relaxation, le multivibrateur astable, a été mis au point avec des tubes à lampe par le professeur Henri Abraham et l'ingénieur Eugène Bloch au cours de la Première Guerre mondiale. L'ingénieur néerlandais van der Pol, qui a été le premier à distinguer les oscillations de relaxation des oscillations harmoniques, a forgé le terme d’ « oscillateur à relaxation », et on lui doit aussi le premier modèle mathématique d'un tel circuit : l’oscillateur de Van der Pol (1920). Van der Pol a emprunté la notion de relaxation à la mécanique : la décharge d'un condensateur produit un signal analogue à celui des relaxation de contrainte, à savoir une annulation progressive de la déformation et un retour à l'équilibre.
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