Réponse critique du système de 2e ordre

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Description

Cette séance de cours explore la réponse fortement amortie d'un système de second ordre, analysant le comportement du système lorsque le facteur d'amortissement est égal à un. L'instructeur explique les réponses du système en détail, en soulignant l'importance du gain à l'état d'équilibre et la décroissance exponentielle de certains termes. Grâce à des dérivations et des transformations mathématiques, la séance de cours démontre comment la réponse du système évolue au fil du temps, en mettant l'accent sur l'impact du facteur d'amortissement sur le comportement du système.

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Concepts associés (11)

Amortissement physique

En physique, l'amortissement d'un système est une atténuation de ses mouvements par dissipation de l'énergie qui les engendre. Il peut être lié de diverses manières à la vitesse. Le frottement entre deux solides correspond à une dissipation sous la forme de chaleur. Il est régi par la loi de Coulomb selon laquelle la force de frottement ne dépend pas de la vitesse. Lorsque l'interface est lubrifiée l'énergie mécanique est encore transformée en chaleur mais la force de frottement devient proportionnelle à la vitesse selon la loi de la viscosité.

Facteur de qualité

vignette|Largeur de bande passante (B) versus la fréquence () Le facteur de qualité (ou facteur Q) d'un système est une mesure sans unité du taux d'amortissement d'un oscillateur. Q est défini de manière générale par un rapport d'énergie : où est l'énergie maximale contenue dans le système et est l'énergie dissipée par le système sur une période. Plus le facteur de qualité est élevé, plus les oscillations d'un résonateur libre vont perdurer.

Oscillateur harmonique

Un oscillateur harmonique est un oscillateur idéal dont l'évolution au cours du temps est décrite par une fonction sinusoïdale, dont la fréquence ne dépend que des caractéristiques du système et dont l'amplitude est constante. Ce modèle mathématique décrit l'évolution de n'importe quel système physique au voisinage d'une position d'équilibre stable, ce qui en fait un outil transversal utilisé dans de nombreux domaines : mécanique, électricité et électronique, optique. Il néglige les forces dissipatives (frottement par exemple).

Décroissance exponentielle

thumb|La décharge d'un condensateur est à décroissance exponentielle. La décroissance exponentielle d'une quantité est sa diminution au fil du temps selon une loi exponentielle. On l'observe quand la dérivée par rapport au temps de cette quantité (c'est-à-dire son taux de variation instantané) est négative et proportionnelle à la quantité elle-même. Dans la langue courante on emploie souvent, mais improprement, le terme « décroissance exponentielle » pour qualifier une diminution simplement décélérée, quand la valeur absolue de la dérivée est elle-même décroissante.

Vibration

thumb Une vibration est un mouvement d'oscillation mécanique autour d'une position d'équilibre stable ou d'une trajectoire moyenne. La vibration d'un système peut être libre ou forcée. Tout mouvement vibratoire peut être défini par les caractéristiques suivantes : un degré de liberté ; deux ou plusieurs degrés de liberté ; Une masse libre dans l'espace a naturellement six degrés de liberté : trois translations (notées Tx, Ty, Tz) ; trois rotations (notées Rx, Ry, Rz).