TP Physique N° 11 :
Oscillations mécaniques forcées
 

   

 

 

I- BUT.
Tracer la courbe de résonance d'un résonateur et
déterminer la fréquence de résonance,
la largeur de bande à
3 dB et le facteur de qualité Q.

 

II- DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL.

- Le capteur optoélectronique détecte le passage des secteurs opaques

du disque et permet la mesure de la vitesse de rotation.

- La fréquence de rotation du moteur est comprise entre 0 et 3 Hz.

- Elle est réglée en agissant sur la tension d'alimentation.

- L'éprouvette est remplie d'une solution aqueuse de sulfate de cuivre II.

- La masse oscillante m = 130 g et le ressort a une constante de raideur k = 11.5 N.m –1.

- La tension UEM = U(x) est une fonction affine de l'élongation du ressort.

- Elle est envoyée à la voie 1du convertisseur.

- Deux piles de 4,5 V montées en série, alimentent la cuve potentiométrique.

- Le point M constitue la référence des tensions. Il est connecté à la masse du convertisseur.

 

 

III- EXPLOITATION.

1)- Faire un schéma commenté du dispositif utilisé en TP.

2)- Rappeler le principe de la méthode de mesure de la fréquence de

rotation du moteur.

- Expliquer le rôle du capteur optoélectronique

3)- Le capteur de position peut être assimilé à un condensateur plan créé

entre deux bagues horizontales, A et B, distantes de 20 cm.

- La tension UAB = 9,0 V  .

- Déterminer les caractéristiques du champ électrique dans l'éprouvette.

- Où se trouve l'extrémité E de la tige suspendue au pendule si Candibus

mesure une tension de – 2,5 V ?

4)- Quelle est, dans cette expérience, l'excitateur ? Le résonateur ?

5)- Calculer la fréquence propre du résonateur.

6)- Décrire qualitativement ce que vous avez observé (vous pouvez utiliser le tableau de mesures).

7)- Faire coïncider la courbe théorique avec les points expérimentaux.

8)- Déterminer sur la courbe expérimentale de façon manuelle ; puis de façon automatique :

- La fréquence de résonance. Conclusion.

- La largeur de la bande passante à 3 dB.

- Le facteur de qualité Q.

8)- Donner l'allure de la courbe obtenue dans le cas d'un amortissement plus grand.

Que devient alors Q ?