Allure des oscillations
Un système amorti laissé au repos ne se met jamais à osciller de lui-même : une oscillation doit être déclenchée par un apport d’énergie extérieur. Pour que la valeur de crête d’une oscillation amortie ne diminue pas, il faut fournir au système de l’énergie de l’extérieur, en continu ou à intervalles réguliers, pour compenser les pertes par amortissement. Regardez, s’il vous plaît, la vidéo suivante :
Une oscillation peut par exemple être déclenchée par une impulsion : vous pouvez donner une seule poussée à un pendule avec la main. Le pendule atteint alors une valeur de crête maximale dans la première période, qui diminue ensuite. Cette oscillation finit par s’arrêter quand toute son énergie a été convertie en une autre forme (par exemple en chaleur).
Vous pouvez aussi pousser un peu le pendule à chaque oscillation. La valeur de crête augmente alors continuellement. Ce n’est que lorsque l’énergie perdue par frottement est égale à l’énergie apportée régulièrement que la valeur de crête atteint son maximum. Tant que vous continuez à pousser, l’oscillation est entretenue.
Nous distinguons donc trois types d’oscillation : les « oscillations amorties », dont la valeur de crête diminue avec le temps, parce que l’énergie apportée est inférieure à l’énergie cédée ; l’« oscillation entretenue », dont la valeur de crête reste constante, quand l’énergie apportée est exactement égale à l’énergie cédée ; et l’« oscillation croissante », dont la valeur de crête augmente tant que l’énergie apportée dépasse l’énergie cédée.
Une variation d’énergie est décrite par une puissance apportée (positive) ou retirée (négative). La puissance correspond à la variation temporelle de l’énergie d’une forme d’énergie. L’échange d’énergie entre les deux formes oscillantes est de la puissance réactive pure ; pour le pendule, cela vaut pour la conversion entre énergie cinétique et énergie potentielle. L’énergie apportée de l’extérieur (poussée) ou retirée (frottement) est décrite mathématiquement par de la puissance active.