Quiz: Oscillations : principes et analogies — 12 questions

1. Comment définit-on une vibration ?

A. Un mouvement où au moins une grandeur du système varie autour d’une position d’équilibre

B. Un mouvement périodique dont la grandeur vibratoire reste constante

C. Une succession d’impulsions identiques séparées par une durée fixe

D. Un retour définitif à l’équilibre sans dépassement

Answer: (A)

Explanation

Une vibration existe dès qu’une grandeur du système évolue autour d’une position d’équilibre. La périodicité n’est pas nécessaire : c’est elle qui distingue l’oscillation.

2. Quelle relation lie la fréquence d’un phénomène périodique à sa période ?

A. f = 1/T

B. f = T

C. f = T²

D. f = 2π/T

Answer: (A)

Explanation

La fréquence est le nombre de répétitions par seconde, donc elle est l’inverse de la période. Si T augmente, f diminue.

3. Que caractérise un régime harmonique non amorti ?

A. Un retour à l’équilibre sans oscillation

B. Une amplitude qui décroît progressivement

C. Une évolution sinusoïdale avec amplitude constante

D. Des oscillations sans période propre

Answer: (C)

Explanation

En régime harmonique non amorti, la grandeur vibratoire varie sinusoïdalement et l’amplitude reste constante. La décroissance de l’amplitude correspond au pseudo-périodique.

4. Quel régime correspond à un retour à l’équilibre sans oscillation après une perturbation ?

A. Le régime apériodique

B. Le régime critique oscillant

C. Le régime pseudo-périodique

D. Le régime harmonique

Answer: (A)

Explanation

Le régime apériodique se caractérise par un retour sans oscillation à l’équilibre. Le régime critique est le retour le plus rapide possible, mais il n’est pas défini ici comme oscillant.

5. De quoi dépend la période propre d’un pendule simple ?

A. De la charge électrique et de la capacité

B. De la longueur du fil et de l’intensité de la pesanteur

C. De la masse suspendue et de la résistance de l’air

D. De la raideur du ressort et de la masse

Answer: (B)

Explanation

Pour un pendule simple, la période propre dépend de la longueur et de l’intensité de la pesanteur. Elle ne dépend pas de la masse pour de petites oscillations.

6. Que traduit l’isochronisme des petites oscillations d’un pendule simple ?

A. La période augmente quand l’angle augmente

B. La période reste quasi indépendante de l’angle pour de faibles oscillations

C. La masse modifie fortement la période

D. L’amplitude reste égale à l’angle maximal

Answer: (B)

Explanation

L’isochronisme signifie que, pour de petites oscillations, la période varie très peu avec l’angle. C’est une propriété valable lorsque l’angle reste faible.

7. Quel élément du circuit RLC est directement associé à l’amortissement par pertes ?

A. La résistance

B. Le condensateur

C. La tension initiale

D. La bobine

Answer: (A)

Explanation

La résistance est l’élément qui impose l’amortissement via les pertes, notamment par effet Joule. Le condensateur et la bobine interviennent surtout dans l’échange d’énergie et la période propre.

8. Quelle expression donne la période propre théorique d’un circuit RLC ?

A. T0 = L/C

B. T0 = 1/(LC)

C. T0 = 2π√(L·C)

D. T0 = 2π√(R·C)

Answer: (C)

Explanation

La période propre d’un circuit RLC dépend de l’inductance L et de la capacité C : T0 = 2π√(L·C). La résistance influence l’amortissement, pas cette formule.

9. Quel est le principe des oscillations entretenues ?

A. Compenser périodiquement l’énergie perdue par l’amortissement

B. Supprimer toute forme d’énergie cinétique

C. Augmenter l’amortissement pour stabiliser le système

D. Rendre la période dépendante de l’énergie fournie

Answer: (A)

Explanation

Des oscillations entretenues persistent grâce à un apport d’énergie qui compense les pertes dues à l’amortissement. Cela permet de maintenir le mouvement périodique.

10. Dans le bilan énergétique d’un circuit RLC, quelle relation est correcte ?

A. E = 1/2 C i² + 1/2 L uC²

B. E = Em + Ec, avec Ec = 1/2 C uC² et Em = 1/2 L i²

C. E = Em + Ec, avec Em = 1/2 C uC² et Ec = 1/2 L i²

D. E = Em − Ec, avec Ec = C uC et Em = L i

Answer: (B)

Explanation

L’énergie totale du circuit est la somme de l’énergie électrique du condensateur et de l’énergie magnétique de la bobine. Les expressions correctes sont Ec = 1/2 C uC² et Em = 1/2 L i².

11. Dans un oscillateur non amorti, que devient l’énergie totale stockée au cours du temps ?

A. Elle augmente à chaque échange entre les formes d’énergie

B. Elle décroît progressivement à cause des pertes par frottement

C. Elle reste constante parce qu’il n’y a pas de transfert global vers l’extérieur

D. Elle devient nulle dès que le système repasse par l’équilibre

Answer: (C)

Explanation

Dans un oscillateur non amorti, l’énergie change seulement de forme sans être transférée vers l’extérieur, donc l’énergie totale reste constante. La décroissance correspond au cas amorti.

12. Quelle correspondance mécanique-électrique est correcte dans les analogies oscillatoires ?

A. La masse du pendule correspond à la résistance du circuit

B. La vitesse du pendule correspond à la tension aux bornes du condensateur

C. La position du pendule correspond à la tension aux bornes du condensateur

D. L’élongation du ressort correspond à l’intensité du courant

Answer: (C)

Explanation

Dans les analogies oscillatoires, la position du pendule est mise en correspondance avec la tension uC du condensateur. La vitesse correspond plutôt à l’intensité i, pas à la tension.