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Concept
Analogie électro-mécanique
Résumé
L'analogie électro-mécanique est une apparence de similitude entre les grandeurs électriques et mécaniques induite par l'observation des oscillateurs en électricité et en mécanique et par la grande ressemblance entre les équations décrivant l'évolution de ces deux types de systèmes. Elle incite à généraliser les observations faites sur des systèmes simples à l'ensemble des oscillateurs.
Dans ce tableau, on pose l'analogie usuelle entre un oscillateur RLC série (exemple de système électrique), une masse soumise à un ressort (exemple de système mécanique avec un mouvement en translation), et un balancier rotatif (exemple de système mécanique avec un mouvement de rotation). Dans le cas d'un oscillateur RLC parallèle, l'analogie est inversée.
Il est relativement simple de concevoir un circuit électrique pour lequel on peut ajuster les valeurs de L, R et C. Il est à l'inverse plus compliqué d'étudier un système mécanique en faisant varier les valeurs de m, λ et k : à chaque essai, il faudrait faire varier l'objet sollicité (la masse), le couple de matériaux de l'amortisseur (coefficient de frottement) et le ressort (raideur). On peut donc concevoir un circuit RLC avec des composants à caractéristiques variables, obéissant à une équation différentielle similaire au système mécanique.
Cela permet d'étudier, par exemple, la réponse à des fréquences de sollicitations variables.
De nos jours, la simulation informatique, en particulier avec des outils comme Simulink de MATLAB ou Xcos de Scilab, a rendu obsolète cette approche.
L'analogie électro-mécanique est également intéressante pour l'étude des cristaux piézoélectriques. En effet, un cristal peut vibrer, et cette vibration mécanique peut se représenter par un système masse-ressort. Et le cristal est également un composant électrique dont le comportement peut se représenter par un circuit RLC. On peut donc représenter le comportement électro-mécanique du cristal par deux circuits RLC en parallèle : l'un représentant effectivement le comportement électrique, l'autre le comportement mécanique.
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